Bỏ qua nội dung

C.8 · Trigonometric phase and parametric curves

GRE · GRE Subject Test · GRE Mathematics · Chủ đề 23

23

Phạm vi và yêu cầu tiên quyết

Chuẩn bị GRE đại học. Mục tiêu cục bộ nằm trong phạm vi ETS đã xem xét; đây là giảng dạy nguyên bản, không phải bài thi chính thức hoặc dự đoán điểm số.

Kiến thức nền tảng: Lượng giác radian, đạo hàm và tham số hóa đường cong.

  • Phân biệt biên độ, tần số góc, pha và dịch chuyển ngang
  • Loại bỏ tham số nhưng vẫn giữ miền xác định và hướng di chuyển của nó
  • Sử dụng đạo hàm tham số mà không giả sử tiếp tuyến đứng luôn đứng yên (đứng yên = không đổi)

pha: Góc lệch nằm bên trong đối số của hàm chu kỳ, được xác định theo modulo một chu kỳ đầy đủ.

đường cong tham số: Đường cong mà tọa độ của nó được xác định dưới dạng hàm của một tham số chung.

Từ vựng Luyện tập
English Tiếng Việt
phase angle/feɪz ˈæŋɡl/ góc pha
parametric curve/ˌpærəˈmetrɪk kɜːv/ đường cong tham số
23

Chọn và biện minh cho một phương pháp

Đối với y=A cos(ωx−φ) với A>0 và ω>0, biên độ là A, chu kỳ là 2π/ω, và dịch chuyển ngang là φ/ω. Pha φ được đo bên trong đối số của hàm cos; bản thân nó không phải là dịch chuyển ngang trừ khi ω=1. Bắt đầu từ khoảng cách đỉnh-đỉnh để xác định chu kỳ và khoảng cách đường trung bình-đỉnh để xác định biên độ. Để tìm pha, thay thế một điểm đã biết và kiểm tra hướng chuyển động tại điểm đó. Các pha tương đương khác nhau bởi 2π.

Đối với y=−2 cos(3x), viết lại mô hình với biên độ dương thành 2 cos(3x−π). Biên độ của nó là 2, chu kỳ 2π/3, và pha là π; dịch chuyển sang phải tương ứng là π/3. Các cực đại xuất hiện nơi 3x−π là bội số của 2π. Một điểm đồ thị tại x=0 và y=0 đơn thuần không thể xác định duy nhất pha: độ dốc hoặc một điểm khác sẽ phân biệt các góc có thể. Đơn vị và quy ước góc rất quan trọng; lượng giác vi phân thông thường sử dụng radian.

Một đường cong tham số xác định x=x(t), y=y(t). Loại bỏ t mô tả một tập hợp điểm nhưng có thể làm mất các ràng buộc và hướng di chuyển. Đối với x=cos³t, y=sin³t, căn bậc ba thực cho |x|^(2/3)+|y|^(2/3)=1, đây là đường cong ngôi sao (astroid) với các điểm nhọn trên trục tọa độ. Khi t chạy từ 0 đến 2π, nó bắt đầu tại (1,0), đi qua (0,1) tại π/2 và di chuyển ngược chiều kim đồng hồ. Ràng buộc t trong [0,π/2] chỉ cho cung ở góc phần tư thứ nhất, chứ không phải toàn bộ quỹ tích ẩn.

Khi dx/dt≠0, dy/dx=(dy/dt)/(dx/dt). Tiếp tuyến ngang nói chung yêu cầu dy/dt=0 và dx/dt≠0; tiếp tuyến đứng nói chung đảo ngược các điều kiện đó. Nếu cả hai đều bằng không, hãy xem xét giới hạn hoặc khai triển cục bộ thay vì lấy 0/0 làm độ dốc. Đối với x=t², y=t³ tại t=0, thương số cho t≠0 là 3t/2 và tiến tới về không: điểm nhọn có tiếp tuyến ngang. Vận tốc tham số bằng không không tự thân là cực đại hoặc cực tiểu cục bộ của y như một hàm của x.

23

Ví dụ giải thích chi tiết

Với y=−2 cos(3x), cực tiểu bao gồm x=0 và cực đại bao gồm x=π/3. Biểu diễn pha 2 cos(3x−π) cho cùng các giá trị. Với x=2 cos t, y=sin t, việc loại bỏ cho x²/4+y²=1; tại t=π/4, dx/dt=−√2 và dy/dt=√2/2, do đó độ dốc −1/2. Khoảng tham số đầy đủ [0,2π] vẽ elip một lần theo chiều ngược kim đồng hồ.

Pha lượng giác và đường cong tham số: ví dụ khóa học
Minh họa khóa học gốc; các giá trị của nó thuộc về bài giải mẫu, không phải bài tập thực hành sau đó.
23

Điều kiện và phản ví dụ

Góc pha và dịch chuyển ngang khác nhau theo hệ số tần số. Một phương trình ẩn có thể thêm các phần chưa được theo dõi của đường cong. Nếu cả hai đạo hàm theo tham số đều bằng không, hãy sử dụng lập luận cục bộ thay vì gán nhãn mỗi điểm như vậy là cực trị.

23

Ứng dụng hướng dẫn

Đối với $y=-3\cos(2x)$, phát biểu biên độ, chu kỳ, biểu diễn pha có biên độ dương và dịch chuyển ngang tương ứng. Tham số hóa elip $x^2/9+y^2/4=1$ ngược chiều kim đồng hồ.

Giải mẫu

Biên độ là ba và chu kỳ $2\pi/2=\pi$. Viết $y=3\cos(2x-\pi)$, với pha $\pi$ và dịch chuyển sang phải $\pi/2$. Pha và dịch chuyển không giống nhau. Một cách tham số hóa là $x=3\cos t,y=2\sin t$, $0\le t\le2\pi$, bắt đầu tại ⟨$(3,0)$⟩ và ban đầu di chuyển lên trên. Loại bỏ t để kiểm tra phương trình elip.

23

Chuyển giao độc lập

Đối với $x=t^2,y=t^3$ trên $-1\le t\le1$, xác định quỹ tích được vẽ và tiếp tuyến tại t=0. Việc vận tốc tham số bằng chứng minh rằng không có tiếp tuyến? Phương trình ẩn đơn thuần có giữ lại toàn bộ ràng buộc tham số không?

Kiểm tra sau khi đã làm

Loại bỏ cho $y^2=x^3$, với $0\le x\le1$ và cả hai dấu của y. Với t khác không, $dy/dx=3t/2\to0$. Độ dốc dây nối từ gốc tọa độ cũng là $y/x=t\to0$, nên điểm nhọn có tiếp tuyến ngang. Cả hai đạo hàm tham số đều bằng không tại 0, khiến thương số thô $0/0$ không kết luận được, chứ không chứng minh sự vắng mặt của tiếp tuyến. Phương trình ẩn không ràng buộc cũng có các điểm với x>1; khoảng ràng buộc phải được mang theo riêng biệt.

Bài học tương tác về chủ đề này

Làm theo từng bước, kèm theo bài tập kiểm tra ngay lập tức.

Nhiều chủ đề hơn trong GRE · GRE Subject Test · GRE Mathematics

Đăng nhập hoặc tạo tài khoản

IGCSE, A-Level & AP