Funciones trigonométricas
Las funciones están en muchos ámbitos de la vida. Por ejemplo, el movimiento oscilatorio de este gato se puede representar a través de una función.
¿Cómo podemos representarlo? A través de funciones trigonométricas. ¡Vamos a ver cómo son cada una!
Función Seno
[justify]En trigonometría, el seno de un ángulo de un triángulo rectángulo se define como la razón entre el cateto opuesto de dicho ángulo y la hipotenusa. [br][br][math]sen\left(\alpha\right)=\frac{a}{c}[/math] [br][br]Si tenemos una circuferencia goniométrica (es decir, la circunferencia de radio 1) se tiene que:[br][br][math]sen\left(\alpha\right)=a[/math][/justify]
Vamos a representar ahora la función seno. Para ello, gira el punto B sobre la circunferencia goniométrica.
Ayudándote del dibujo de la función, para [math]\alpha=\frac{\pi}{2}[/math], ¿cuánto vale seno de alfa?
Función coseno
En trigonometría, el coseno de un ángulo de un triángulo rectángulo se define como la razón entre el cateto adyacente a dicho ángulo y la hipotenusa.[br][br][math]cos\left(\alpha\right)=\frac{b}{c}[/math][br][br]
Si B pertenece a la circunferencia goniométrica se tiene que:[br][br][math]cos\left(\alpha\right)=b[/math][br][br]Vamos a representar ahora la función coseno. Para ello, gira el punto B sobre la circunferencia goniométrica.
Ayudándote del dibujo de la función, para [math]\alpha=2\pi[/math], ¿cuánto vale coseno de alfa?
Función Tangente
En trigonometría, la tangente de un ángulo de un triángulo rectángulo se define como el cociente entre el cateto opuesto y el adyacente.[br][br][math]tg\left(\alpha\right)=\frac{a}{b}[/math]
Vamos a representar ahora la función tangente. Para ello, gira el punto B sobre la circunferencia goniométrica.
Ayudándote del dibujo de la función, para [math]\alpha=\pi[/math], ¿cuánto vale tangente de alfa?
Funciones trigonométricas
Vamos a repasar cada una de las funciones que hemos visto, juntándolas todas en una misma gráfica.
¿Cómo podemos representar un movimiento como el del gato?
Muy sencillo, a través de la función coseno. [br][br]La trayectoria de la bola de un péndulo simple sigue la siguiente fórmula: [br][math]\Theta\left(t\right)=\Theta_{max}\times cos\left(\frac{2\times\pi\times t}{T}\right)[/math][br][br]Siendo: [math]\Theta_{max}[/math], el máximo desplazamiento angular del péndulo; T, el periodo; t, el tiempo.[br][br]Por otro lado, T depende de la longitud de la cuerda del péndulo y de la aceleración de la gravedad:[br][br][math]T=2\times\pi\times\sqrt{\frac{L}{g}}[/math][br][br]¡Vamos a representarlo![br]
Funciones logarítmicas
[justify]Una [i][color=#0000ff]función logarítmica[/color][/i] es aquella en la que la x aparece en el argumento de un logaritmo en base b, es decir, su forma sería:[br][br][/justify][math]log_b\left(x\right)=n[/math][br][br]La función logarítmica es la inversa de b a la potencia de n:[br][br][math]log_b=n\Leftrightarrow b^n=x[/math][br][br]Para que la definición sea válida, la base b tiene que ser positiva y distinta de 1; y la x tiene que ser positiva.[br][br][br]¡Vamos a jugar ahora manipulando una función logarítmica!
[justify]En la vista se visualiza la gráfica de la función logarítmica de base 10 y la función logaritmo neperiano. Además, se muestra la gráfica (h)de una función logarítmica de base b.[/justify]
1. Introduce diferentes valores al parámetro b y observa con cuidado los cambios que ocurren a la gráfica de h. ¿Qué es lo que observas?
2. ¿A partir de qué valor de la variable independiente x la gráfica de la función h se encuentra por “arriba” de las otras gráficas?
3. ¿Para qué valor de la variable independiente x las gráficas de las funciones logarítmicas se intersecan? ¿Tomando como base la definición de logaritmo, qué crees que significa esto?
4. Observa con cuidado las gráficas y determina el dominio de las funciones logarítmicas. ¿El 0 forma parte de su dominio?
5. ¿Existen valores decimales positivos como base?
6. ¿Existe una base negativa?
7. ¿En que intervalo del dominio muestra valores negativos de los logaritmos?
8. Si el valor de x tiende a cero, ¿a qué valor tienden las funciones logarítmicas?
Ahora bien, ¿para qué nos pueden servir las funciones logarítmicas? Pues, por ejemplo, para representar terremotos. Pero, ¿por qué? Para averiguarlo vamos a ver la representación de los terremotos más destructivos en escala lineal
Con esta escala, ¿puedes comparar la diferencia de magnitud entre los terremotos?
Pero los logaritmos pueden ayudarnos. Vamos a representar ahora estos terremotos en escala logarítmica.
Ahora con las funciones logarítmicas sí que podemos comparar mucho mejor las magnitudes de los diferentes terremotos.
Función parabólica
[justify]También podemos encontrar funciones en la guerra. Prueba a manipular las siguientes variables del tanque y averigua qué función sigue su disparo.[/justify]
[justify]Efectivamente, se trata de un movimiento parabólico que podemos representar a través de una función polinómica de segundo grado.[br][br]Vamos a estudiar la función parabólica, pero antes ¿no habíamos visto ya en geometría lo que es una parábola? A ver si te ayuda esta imagen a refrescar la memoria...[/justify]
¿Recuerdas ahora cómo definíamos la parábola?
[justify]Para construir una parábola necesitábamos dos elementos elementos: el [b]foco [/b]y la [b]directriz[/b]. Con estos dos elementos podemos definir la parábola como el conjunto de todos los puntos cuya distancia desde el foco es igual a la distancia desde su directriz.[/justify]
¡Vamos a construir ahora nuestra propia parábola!
[justify]¡Bien! Hecho el repaso, vamos a meternos con las funciones parabólicas[br][br]Las parábolas son [b]funciones polinómicas de segundo grado[/b] que tiene la forma:[br][br][math]f\left(x\right)=ax^2+bx+c[/math][br][br]¿Cómo se puede representar esta ecuación? ¡Vamos a tratar de entender sus términos![br][br][br]En primer lugar, podemos saber si la parábola [b]se abre hacia arriba o hacia abajo[/b] a través del signo de a.[br][br][br][/justify][list][*]Si a > 0, la parábola se abre hacia arriba.[/*][*]Si a < 0, la parábola se abre hacia abajo.[/*][/list][br][br]En segundo lugar, podemos saber la [b]ubicación del eje de simetría [/b]gracias a los coeficientes b y a. En concreto, el eje de simetría tiene la expresión:[br][math]x=-\frac{b}{2a}[/math][br][br]En tercer lugar es interesante saber cuál es la [b]altura de la parábola[/b]. El coeficiente c controla la altura de la parábola; más específicamente, es la altura de la parábola donde intercepta el eje y.[br][br]Por último, el vértice es el lugar de la función donde pasa de descender a ascender. Por lo tanto, también es un punto máximo o mínimo. El vértice de una parábola es:[br][br][math]\left(-\frac{b}{2a},c-\frac{b^2}{4a}\right)[/math]
¿Se te ocurre alguna otra manera de calcular el vértice de la parábola?
Y ahora, vamos a ver gráficamente cómo manipulando cada uno de los coeficientes podemos representar diferentes parábolas.