Умовний датчик повторює показ кожні 6 годин, коливаючись навколо 10 з відхиленням до 2 одиниць. Синусоїда відділяє середній рівень, розмах, період і часовий зсув. Потрібні перетворення графіків та одиничне коло.

y(t) = 10 + 2sin⁡((π)/(3)(t − 1)); T = 6, 8 ≤ y ≤ 12.

t — години, покази в умовних одиницях. При t=1 значення 10 і починає зростати, максимум 12 — при t=2,5; через 6 год картина повторюється.

y = d + Asin⁡(ω(t − h)), ∣A∣ > 0, ω > 0; T = (2π)/(ω).

Амплітуда |A| — максимальне відхилення від d, повний розмах 2|A|. h — зсув вправо, ω — кутова частота в радіанах/год, тому аргумент синуса безрозмірний. При A=0 графік сталий, найменшого додатного періоду немає. OpenStax

Параметри сигналу

y=10+2sin(π(t−1)/3); -- y=10+sin(πt)

0246881012t, годy

Синус і косинус

sin x; -- cos x

0π/2π3π/22π-101xy

Тангенс і котангенс

tan x; -- cot x

0π/2π3π/22π-202xy
Угорі змінено амплітуду, період і фазу; години та умовні покази. Інші панелі: аргумент у радіанах, числа безрозмірні. Суцільні sin/tan, штрихові cos/cot; розриви не з’єднані. Вікно tan/cot обрізано при ±3.

Одна окружність, різні графіки

sin і cos визначені на ℝ, обмежені [−1,1], мають найменший додатний період 2π. Їхній зсув пояснює, чому одна гармоніка може записуватися обома способами.

cos⁡x = sin⁡(x + π/2); tan⁡x = (sin⁡x)/(cos⁡x); cot⁡x = (cos⁡x)/(sin⁡x).

Тангенс і котангенс мають період π, але не мають скінченної амплітуди: значення необмежені. Для tan виключено π/2+kπ, для cot — kπ, k цілий. Біля цих вертикальних асимптот вітки не можна з’єднувати лініями. На кожному своєму інтервалі tan зростає, cot спадає.

Ідеальна гармоніка — особливий вид періодичної зміни. Прямокутний імпульс теж повторюється, але не описується однією синусоїдою. Наш датчик — задана модель, не виміряний сигнал; форму й параметри реального сигналу потрібно перевіряти окремо.

Додатково: період суми

Якщо T є періодом і f, і g, тоді (f+g)(x+T)=f(x+T)+g(x+T)=f(x)+g(x), тож T є періодом суми. При співмірних періодах T₁/T₂=p/q, де p,q додатні цілі, спільний період qT₁=pT₂. Наприклад, sin x і sin 2x мають спільний 2π. Це не завжди найменший період суми: через скорочення sin x−sin x=0 вона навіть стає сталою. Самого факту періодичності кожного доданка без спільного періоду недостатньо для такого висновку.