Trigonometri

Trigonometrik Fonksiyonların Grafikleri

AYT10 dakikalık okuma

Trigonometrik fonksiyonların grafikleri: dönen çarkların renkli dalga izlerine dönüştüğü düzeneği inceleyen iki öğrenci

Trigonometrik fonksiyonların grafikleri, birim çember üzerinde dönen bir noktanın hareketinin zamana yayılmış hâlidir. Sinüs ve kosinüs grafikleri dalga biçimindedir, tanjant ve kotanjant grafikleri ise dikey asimptotlarla bölünmüş dallardan oluşur. Bu yazıda periyodik fonksiyon kavramını, dört temel grafiği, genlik, periyot ve öteleme dönüşümlerini, genel biçimin en büyük ve en küçük değerini, grafikten denklem okumayı ve grafik yardımıyla denklem ve eşitsizlik çözmeyi çözümlü örneklerle ele alıyoruz.


Birim çemberden grafiğe

Önce şunları bil

Bu yazıyı daha rahat anlamak için birim çemberi, radyanı ve özel açıların trigonometrik değerlerini biliyor olman yeterli.

Temel bilgiler için Birim Çember Konu Anlatımı ve Trigonometri Konu Anlatımı yazılarına göz at.

Birim çember üzerinde sabit hızla dönen bir nokta düşün. Noktanın yüksekliği sinüsü, yatay konumu kosinüsü verir. Dönme açısını yatay eksene, yüksekliği dikey eksene yazarsan bir dalga elde edersin; bu dalga sinüs fonksiyonunun grafiğidir.

Kapaktaki düzenek bu fikri görselleştiriyor: dönen çarkların uçlarına bağlı kalemler, kâğıt ilerledikçe renkli dalgalar çiziyor. Çarkın büyüklüğü dalganın yüksekliğini, dönme hızı ise dalgaların ne sıklıkla tekrar ettiğini belirliyor. Bu iki özellik, grafiklerde genlik ve periyot olarak karşımıza çıkacak.

Periyodik fonksiyon

Bir fonksiyonun değerleri belirli aralıklarla aynen tekrar ediyorsa bu fonksiyon periyodiktir. Her x için f(x+T)=f(x) eşitliğini sağlayan en küçük pozitif T sayısına fonksiyonun esas periyodu denir.

Birim çemberde bir tam tur 2π radyan olduğu için sinüs ve kosinüsün değerleri her 2π de bir tekrar eder. Tanjant ve kotanjant ise yarım turda, yani her π de bir tekrar eder. Bu yüzden bir periyotluk grafiği çizmek, tüm grafiği çizmek demektir: aynı parça sağa ve sola kopyalanır.

Hap bilgi

Periyodik fonksiyonda aynı parça sonsuza kadar tekrar eder.

Bir periyotluk parçayı çizmek, grafiğin tamamını bilmek demektir.

Sinüs grafiği

y=sinx grafiğini çizmek için bir periyot boyunca birkaç önemli noktanın değeri hesaplanır ve noktalar düzgün bir dalgayla birleştirilir. Çeyrek tur aralıklarla alınan beş nokta dalganın iskeletini verir:

x0π2π3π22π
sinx010−10
xyπ/2π3π/22π-110
y = sin x grafiği

Grafik başlangıç noktasından geçer, π2 de en yüksek değeri olan 1 e ulaşır, π de yeniden sıfıra iner, 3π2 de en düşük değeri olan −1 e iner ve 2π de başladığı yüksekliğe döner.

Sinüs grafiğinin özellikleri

Sinüs fonksiyonu tüm gerçek sayılarda tanımlıdır ve yalnızca −1 ile 1 arasındaki değerleri alır. Grafik orijine göre simetriktir; çünkü her x için sin(−x)=−sinx olur. Bu özelliğe sahip fonksiyonlara tek fonksiyon denir.

Özelliky=sinx
Tanım kümesiTüm gerçek sayılar
Görüntü kümesi[−1,1]
Esas periyot2π
SimetriOrijine göre (tek fonksiyon)
Sıfırlarıx=kπ
En büyük değer1, x=π2+2kπ iken

Tablodaki k herhangi bir tam sayıyı gösterir. Sıfırların π aralıklarla dizilmesi, grafiğin yatay ekseni her yarım turda bir kestiğini anlatır.

Kosinüs grafiği

y=cosx grafiği de aynı yolla çizilir. Kosinüs başlangıçta en yüksek değerindedir, bu yüzden dalga 1 den başlar:

x0π2π3π22π
cosx10−101
xyπ/2π3π/22π-110
y = cos x grafiği

İki grafik aynı dalgadır; kosinüs grafiği, sinüs grafiğinin π2 kadar sola kaydırılmış hâlidir. Bu yüzden her x için cosx=sin(x+π2) eşitliği doğrudur.

Kosinüs grafiğinin özellikleri

Kosinüs fonksiyonu da tüm gerçek sayılarda tanımlıdır, görüntü kümesi yine [−1,1] aralığıdır ve esas periyodu 2π dir. Farkı simetride görülür: her x için cos(−x)=cosx olduğundan grafik dikey eksene göre simetriktir. Bu özelliğe sahip fonksiyonlara çift fonksiyon denir.

Kosinüsün sıfırları x=π2+kπ noktalarıdır; en büyük değer olan 1 e x=2kπ noktalarında, en küçük değer olan −1 e ise x=π+2kπ noktalarında ulaşılır. Sinüs ve kosinüsün en yüksek noktaları arasında her zaman çeyrek periyotluk, yani π2 lik bir kayma vardır.

Genlik

y=asinx fonksiyonunda a katsayısı dalganın yüksekliğini değiştirir. Bu yüksekliğe genlik denir ve |a| ile ölçülür. Grafik dikey yönde |a| kat uzar; periyot ve sıfırlar değişmez.

xyπ/2π3π/22π-2-11230y = sin xy = 2 sin x
y = sin x ve y = 2 sin x grafikleri
Örnek

y=3sinx fonksiyonu verilsin.

Genliği ve görüntü kümesini bulalım.

Genlik |3|=3 tür.

Fonksiyon −3 ile 3 arasındaki değerleri alır: görüntü kümesi [−3,3] aralığıdır.

Katsayı negatifse genlik yine pozitif alınır; negatif işaret yalnızca grafiği yatay eksene göre ters çevirir. y=−2sinx grafiği, π2 de 1 e çıkmak yerine −2 ye iner.

Periyodun değişmesi

y=sin(bx) fonksiyonunda b katsayısı dalganın sıklığını değiştirir. b büyüdükçe nokta çember üzerinde daha hızlı döner ve dalgalar sıklaşır. Yeni periyot 2π|b| formülüyle bulunur.

xyπ/2π3π/22π-1120y = sin xy = sin 2x
y = sin x ve y = sin 2x grafikleri

Grafikte y=sin2x dalgası, y=sinx in bir tur attığı aralıkta iki tur atar; periyodu 2π2=π dir. Genlik ise değişmemiştir: iki dalga da −1 ile 1 arasında kalır.

Örnek

y=cos3x fonksiyonu verilsin.

Esas periyodu bulalım.

Periyot 2π|b| formülüyle bulunur, burada b=3.

Esas periyot 2π3 dir.

Periyot formülleri

Dört temel fonksiyonun periyot formülleri aşağıda bir araya getirilmiştir. Sinüs ve kosinüs için pay 2π, tanjant ve kotanjant için π alınır. Formülde yalnızca x in katsayısı etkilidir; genlik, düşey öteleme ya da yatay öteleme periyodu değiştirmez.

FonksiyonEsas periyot
y=asin(bx+c)+d2π|b|
y=acos(bx+c)+d2π|b|
y=atan(bx+c)+dπ|b|
y=acot(bx+c)+dπ|b|
Örnek

y=5tan(x2)−1 fonksiyonu verilsin.

Esas periyodu bulalım.

x in katsayısı 12 dir; tanjant için pay π alınır.

Periyot π1/2=2π olur.

Düşey öteleme

y=sinx+d fonksiyonunda grafik d birim yukarı kayar; d negatifse aşağı kayar. Dalganın biçimi, genliği ve periyodu değişmez, yalnızca denge çizgisi yatay eksenden y=d doğrusuna taşınır.

xyπ/2π3π/22π-1120y = sin xy = sin x + 1
y = sin x ve y = sin x + 1 grafikleri

Grafikte kesikli çizgi, yeni dalganın denge çizgisi olan y=1 doğrusudur. y=sinx+1 fonksiyonu 0 ile 2 arasındaki değerleri alır; görüntü kümesi [0,2] aralığıdır.

Yatay öteleme

y=sin(x−c) fonksiyonunda grafik c birim sağa kayar; parantezin içindeki işaret artıysa kayma sola doğrudur. Bu yön ilk bakışta ters gibi görünür: x−c ifadesinin sıfır olması için x in c kadar büyük olması gerekir, bu yüzden dalganın başlangıç noktası sağa taşınır.

Örnek

y=sin(x+π2) fonksiyonu verilsin.

Grafiğin hangi bilinen grafiğe dönüştüğünü bulalım.

Parantez içindeki artı işaret, grafiğin π2 kadar sola kaydığını gösterir.

Sinüs grafiği π2 sola kayınca kosinüs grafiği elde edilir: fonksiyon y=cosx olur.

Katsayılı durumlarda önce parantez içi b(x+cb) biçimine getirilir. y=sin(2x−π) fonksiyonunda kayma π değil, π2 kadar sağa doğrudur.

Genel biçim

Tüm dönüşümler bir araya getirilince genel biçim y=asin(bx+c)+d olur. Bu biçimde her harfin görevi ayrıdır: a genliği, b periyodu, c yatay kaymayı, d ise denge çizgisini belirler.

HarfEtkisiFormül
aGenlik|a|
bPeriyot2π|b|
cYatay kayma−cb
dDenge çizgisiy=d

Görüntü kümesi yalnızca a ve d ye bağlıdır: fonksiyon d−|a| ile d+|a| arasındaki tüm değerleri alır.

En büyük ve en küçük değer

Genel biçimdeki bir fonksiyonun en büyük ve en küçük değeri, sinüs ya da kosinüsün −1 ile 1 arasında kalmasından bulunur. Önce trigonometrik kısmın aralığı yazılır, sonra katsayılar ve sabit adım adım uygulanır.

Örnek

y=4−3cos2x fonksiyonu verilsin.

En büyük ve en küçük değeri bulalım.

−1≤cos2x≤1 olduğundan −3≤−3cos2x≤3 olur.

Dört eklenince 1≤y≤7 elde edilir: en küçük değer 1, en büyük değer 7 dir.

En büyük değer cos2x=−1 iken alınır; yani negatif katsayı yüzünden kosinüsün en küçük olduğu yerde fonksiyon en büyük olur. İşaretin bu etkisi sık yapılan bir hatanın kaynağıdır.

Tanjant grafiği

y=tanx fonksiyonu kosinüsün sıfır olduğu yerlerde tanımsızdır. Bu noktalarda grafiğin yaklaştığı ama hiç kesmediği dikey doğrulara asimptot denir. Grafik her iki asimptot arasında aşağıdan yukarıya sürekli artan bir dal çizer.

xyπ/2π3π/22π-4-3-2-11230
y = tan x grafiği

Kesikli çizgiler x=π2 ve x=3π2 asimptotlarıdır. Grafik 0, π ve 2π noktalarında yatay ekseni keser ve her dal bir öncekinin π kadar sağa kaydırılmış kopyasıdır.

Tanjant grafiğinin özellikleri

Tanjantın değerleri sınırsızdır: görüntü kümesi tüm gerçek sayılardır. Buna karşın tanım kümesinden x=π2+kπ noktaları çıkarılır. Esas periyot π dir ve grafik orijine göre simetriktir; tanjant da sinüs gibi tek bir fonksiyondur.

Özelliky=tanxy=cotx
Tanımsız olduğu yerlerx=π2+kπx=kπ
Görüntü kümesiTüm gerçek sayılarTüm gerçek sayılar
Esas periyotππ
Her daldaArtanAzalan
Sıfırlarıx=kπx=π2+kπ

Kotanjant grafiği

y=cotx fonksiyonu sinüsün sıfır olduğu yerlerde tanımsızdır; asimptotları x=kπ doğrularıdır. Tanjanttan farklı olarak her dalda yukarıdan aşağıya sürekli azalır.

xyπ/2π3π/22π-4-3-2-11230
y = cot x grafiği

Grafikte dikey eksen, x=π ve x=2π doğruları asimptotlardır. Kotanjant yatay ekseni dalların tam ortasında, π2 ve 3π2 noktalarında keser.

Grafikten denklem okumak

Grafiği verilen bir fonksiyonun denklemini bulmak için genel biçimdeki harfler sırayla okunur. En yüksek ve en düşük değerin ortalaması denge çizgisini, farkının yarısı genliği, art arda iki tepe arasındaki uzaklık ise periyodu verir.

xyπ/4π/23π/4π-11230
Denklemi bulunacak grafik
Örnek

Grafikteki fonksiyon y=asin(bx)+d biçiminde, en yüksek değeri 3, en düşük değeri −1 ve periyodu π dir.

Denklemi bulalım.

Denge çizgisi d=3+(−1)2=1, genlik a=3−(−1)2=2 dir.

Periyottan 2πb=π, yani b=2. Fonksiyon y=2sin2x+1 olur.

Grafikle denklem çözmek

Bir trigonometrik denklemin belirli bir aralıktaki çözüm sayısı, grafik ile yatay bir doğrunun kesişim sayısına eşittir. Örneğin sinx=12 denkleminin [0,2π) aralığında iki çözümü vardır; çünkü sinüs dalgası bu aralıkta y=12 doğrusunu iki kez keser.

Örnek

[0,2π) aralığında sin2x=12 denklemi verilsin.

Çözümleri bulalım.

y=sin2x bu aralıkta iki tam dalga çizer; her dalga y=12 doğrusunu iki kez keser, toplam dört çözüm beklenir.

2x=π6,5π6,13π6,17π6 olduğundan çözümler π12, 5π12, 13π12 ve 17π12 olur.

Periyot sayısıyla çözüm saymak

Çözümleri tek tek bulmadan yalnızca kaç tane olduğu sorulduğunda periyot sayısı kullanılır. Aralık uzunluğu periyoda bölünür; her tam periyotta sinüs ve kosinüs dalgası yatay eksenle iki kez, −1 ile 1 arasındaki her yatay doğruyla da iki kez kesişir.

Örnek

[0,2π) aralığında cos3x=0 denklemi verilsin.

Çözüm sayısını bulalım.

cos3x in periyodu 2π3 olduğundan aralık tam üç periyot içerir.

Her periyotta iki sıfır vardır; denklemin bu aralıkta altı çözümü olur.

Grafikle eşitsizlik çözmek

Grafik, bir trigonometrik ifadenin hangi aralıklarda pozitif ya da negatif olduğunu bir bakışta gösterir. Eşitsizlik çözerken önce eşitlik durumundaki noktalar bulunur, sonra grafiğin bu noktalar arasında yatay eksenin üstünde mi altında mı kaldığına bakılır.

Örnek

[0,2π) aralığında cosx>0 eşitsizliği verilsin.

Çözüm kümesini bulalım.

Kosinüs π2 ve 3π2 noktalarında sıfırdır; grafik bu iki nokta arasında eksenin altında kalır.

Çözüm kümesi [0,π2)∪(3π2,2π) olur.

Toplam fonksiyonun periyodu

İki periyodik fonksiyonun toplamının periyodu, iki periyodun en küçük ortak katıdır. Toplam fonksiyon, iki parçanın da aynı anda başa döndüğü ilk anda kendini tekrar etmeye başlar.

Örnek

f(x)=sin2x+cos3x fonksiyonu verilsin.

Esas periyodu bulalım.

sin2x in periyodu π, cos3x in periyodu 2π3 dir.

İki periyodun en küçük ortak katı 2π dir; toplam fonksiyonun esas periyodu 2π olur.

Kare ve mutlak değer

Sinüsün karesi ya da mutlak değeri alınınca negatif kısımlar pozitife döner ve dalganın yarısı diğer yarısının kopyası hâline gelir. Bu yüzden periyot yarıya iner.

Örnek

y=sin2x ve y=|sinx| fonksiyonları verilsin.

Esas periyotlarını bulalım.

Kuvvet azaltma formülüyle sin2x=1−cos2x2; buradaki cos2x in periyodu π dir.

|sinx| grafiğinde de negatif yarım dalga yukarı katlanır. İki fonksiyonun esas periyodu da π olur.

Kuvvet azaltma formülünün ayrıntısı için Trigonometrik Özdeşlikler ve Formüller yazısına bakabilirsin.

Dört grafiğin karşılaştırması

Dört temel fonksiyonun grafikleri iki aileye ayrılır. Sinüs ve kosinüs sürekli, sınırlı ve dalga biçimindedir; tanjant ve kotanjant ise asimptotlarla bölünmüş, sınırsız dallardan oluşur.

FonksiyonGörüntü kümesiPeriyotSimetri
sinx[−1,1]2πTek
cosx[−1,1]2πÇift
tanxTüm gerçek sayılarπTek
cotxTüm gerçek sayılarπTek

Sınavda grafikler

Sınavda nasıl çıkar

İleri düzeyde (AYT) trigonometrik grafikler; periyot bulma, en büyük ve en küçük değer, grafikten denklem okuma ve çözüm sayısı biçiminde karşına çıkabilir.

Periyot soruları en sık görülen türdür ve genellikle tek satırda çözülür.

Grafik sorularında önce periyodu ve denge çizgisini belirle, sonra genliği oku. Çözüm sayısı soruluyorsa aralığın kaç periyot içerdiğini hesaplamak, grafiği çizmeden cevaba ulaştırır.

Sık yapılan hatalar

HataDoğrusu
sin2x in periyodunu 4π bulmakPeriyot 2π2=π
Tanjant periyodunda 2π kullanmakTanjant ve kotanjantta pay π
sin(x−c) yi sola kaydırmakEksi işaret sağa kaydırır
Negatif katsayıda genliği negatif almakGenlik |a|
Düşey ötelemenin periyodu değiştirdiğini sanmakPeriyot yalnız b ye bağlı
Tanjantın asimptotlarını kπ sanmakAsimptotlar π2+kπ

Bu hataların çoğu, formülü grafikle ilişkilendirmeden ezberlemekten doğar. Şüpheye düşüldüğünde birkaç noktanın değerini hesaplayıp kaba bir grafik çizmek, doğru cevabı hızlıca gösterir.

Hap bilgi özeti

  1. Periyodik fonksiyonda aynı parça sonsuza kadar tekrar eder.

    Bir periyotluk parçayı çizmek, grafiğin tamamını bilmek demektir.

Sık sorulanlar

Sinüs fonksiyonunun periyodu nedir?

y = sin x fonksiyonunun esas periyodu 2 pi dir. y = sin(bx) biçiminde ise periyot 2 pi bölü mutlak b olur.

Tanjant grafiğinde asimptot nedir?

Grafiğin yaklaştığı ama hiç kesmediği dikey doğrudur. Tanjantın asimptotları kosinüsün sıfır olduğu pi bölü 2 artı k pi noktalarındadır.

Genlik nedir?

Dalganın denge çizgisinden en yüksek noktasına olan uzaklığıdır. y = a sin x fonksiyonunda genlik a nın mutlak değeridir.

Sinüs ve kosinüs grafikleri arasındaki fark nedir?

İki grafik aynı dalgadır. Kosinüs grafiği, sinüs grafiğinin pi bölü 2 kadar sola kaydırılmış hâlidir.

Trigonometrik fonksiyonun en büyük değeri nasıl bulunur?

Sinüs ya da kosinüsün eksi 1 ile 1 arasında kalmasından yola çıkılır; katsayı ve sabit terim bu aralığa sırayla uygulanır.

İki trigonometrik fonksiyonun toplamının periyodu nasıl bulunur?

Her birinin periyodu ayrı bulunur ve iki periyodun en küçük ortak katı alınır.

Kontrol listesi

0 / 10 tamamlandı

Bunlar da ilgini çekebilir

Bu yazıyı paylaş

WhatsAppX
✕