Раздел I. Введение в анализ — § 4. Графическое изображение функции
Демидович — задача 296
Б. П. Демидович, «Сборник задач и упражнений по математическому анализу». Условие, подробное решение и ответ.
Построить графики тригонометрических функций:
Задача 296
y=sinx⋅sin3x
ПостроениеФункция чётная, имеет период π и множество значений
[−1,169].
[−1,169].
Построение
двух нечётных функций является чётной функцией:f(−x)=sin(−x)sin(−3x)=f(x)Кроме того,f(x+π)=(−sinx)(−sin3x)=f(x)поэтому функция имеет период π.
Нули произведения определяются равенствами sinx=0 или sin3x=0.
Первая группа входит во вторую, поэтому все нули имеют видx=3kπk∈ZИспользуем формулу синуса тройного угла и положим
u=sin2x:y=sinx(3sinx−4sin3x)=3u−4u2На отрезке [0,2π] величина u=sin2x возрастает от 0 до 1 и принимает все значения
из отрезка [0,1]. Квадратичная функция
3u−4u2 принимает на отрезке [0,1] наибольшее значение приu=83и это значение равно3⋅83−4(83)2=169Поскольку коэффициент при u2 отрицателен, парабола направлена ветвями
вниз. Поэтому наименьшее значение на отрезке достигается в одном из его
концов. При u=0 получаем 0, а при u=1 получаем −1. Следовательно,E=[−1,169]
0<α<3π. Направление изменения получаем из уже найденной подстановки:3u−4u2=169−4(u−83)2.На [0,2π] величина u=sin2x возрастает от 0 до 1: до u=83 значение выражения увеличивается, после — уменьшается. На [2π,π] величина u проходит те же значения в обратном порядке.
На отрезке [0,π] получаем следующую последовательность изменений:
• от x=0 до x=α функция возрастает от 0 до
169;
• от x=α до x=2π функция убывает,
проходит через нуль при x=3π и достигает значения −1;
• от x=2π до x=π−α функция возрастает,
проходит через нуль при x=32π и достигает значения
169;
• от x=π−α до x=π функция убывает до нуля.
Построение графика
Строим описанную волну на [0,π], отражаем еёотносительно оси Oy и повторяем с периодом π. Отмечаем все нули,
точки с ординатой −1 и точки с ординатой 169.