正餘弦函數的疊合

  函數的極大與極小值一向是數學上很感興趣的問題.對於基本的正弦函數f(x)=Sin(x)及g(x)=Cos(x)兩函數 ,其極大與極小值我們已經很清楚的了解了,但通常,我們遇到的函數卻可能沒有這麼的單純,例如:函數h(x)=2Sin(x)+3Cos(x),雖然我們知道當x=0時Cos(x)有最大值1,但此時的Sin(x)卻只有0,有沒有可能當我們將x取大一點時,Cos(x)雖然不會達到最大的1,但因為Sin(x)0還要大 ,搭配起來反而可以使得2Sin(x)+3Cos(x)變大呢?

  要解決這個問題,當然我們可以利用畫圖的方式來觀察,下圖中的按鈕可顯示及隱藏y=Sin(x),y=aSin(x),y=Cos(x),y=bCos(x),y=aSin(x)+bCos(x)的圖形 ,其中的a,b值可利用拖曳H,K兩點來改變.建議你以下列三步驟來使用:

  1. y=aSin(x),y=bCos(x),y=aSin(x)+bCos(x)顯現 ,而y=Sin(x)及y=Cos(x)隱藏起來,改變a,b的值去觀察y=aSin(x)+bCos(x)圖形的變化。

  2. 隱藏y=aSin(x)+bCos(x),按下輔助線,顯示的是將y=bCos(x)疊到y=aSin(x)圖形上 ,拖曳x軸上的紅點,可產生y=aSin(x)+bCos(x)的軌跡,按下右下角的X鍵 ,可清除軌跡。

  3. 按下”動畫”鍵,可自動產生y=aSin(x)+bCos(x)的軌跡圖。

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  由上圖可發現,y=aSin(x)+bCos(x)不論a,b如何改變 ,其圖形仍為週期函數,長相類似將y=Sin(x)的圖形平移並伸縮而得到,但我們無法嚴謹的去確定,無論如何,這卻給我們一個處理y=aSin(x)+bCos(x)的一個方向----是否可將其化簡為y=kSin(x+t)?答案是可以的 ,至於如何化簡,我們這邊不再多說。