Trigonometrik İfadelerin Değer Aralığı

Trigonometrik fonksiyonların görüntü kümelerini kullanarak farklı trigonometrik ifadelerin değer aralıklarını ve alabilecekleri en küçük ve en büyük değerleri bulabiliriz.

Trigonometrik Fonksiyonlar

Temel trigonometrik fonksiyonların değer aralıkları her fonksiyonun görüntü kümesine göre belirlenir.

Bir trigonometrik fonksiyonun tek sayı üssü alındığında fonksiyon değerlerinin işareti değişmez, dolayısıyla fonksiyonun değer aralığı aynı kalır.

Bir trigonometrik fonksiyonun çift sayı üssü alındığında negatif işaretli fonksiyon değerleri pozitife döner, dolayısıyla fonksiyonun alabileceği en küçük değer sıfır olur.

\( a\sin{x} + b\cos{x} \) Formu

Bu formdaki ifadelerin değer aralığı aşağıdaki gibidir.

\( a\sin{x} - b\cos{x} \) Formu

Bu formdaki ifadelerin değer aralığı aşağıdaki gibidir.

Bu ifadede kosinüs teriminin işareti negatif olduğunda ifadenin değer aralığının yine \( [-\sqrt{a^2 + b^2}, \sqrt{a^2 + b^2}] \) olduğunu göstermiş olduk. Benzer şekilde, sinüs teriminin işareti negatif olduğunda da ifadenin değer aralığı aynı olur.

\( a\sin^2{x} + b\cos^2{x} \) Formu

Bu formdaki ifadelerin değer aralığı aşağıdaki gibidir.

\( \sin{x}\cos{x} \) Formu

Bu formdaki ifadelerin değer aralığı aşağıdaki gibidir.

\( a\tan{x} + b\cot{x} \) Formu

Bu formdaki ifadelerin değer aralığı aşağıdaki gibidir. Tanjant ve kotanjant fonksiyonları pozitif sonsuza kadar değer alabildikleri için bu ifadelerin üst sınırı yoktur.

SORU 1 :

\( 2A - 3 \cos{x} + 4 = 0 \) olmak üzere, \( A \)'nın değer aralığı nedir?

Eşitlikte \( A \)'yı yalnız bırakalım.

\( 2A - 3 \cos{x} + 4 = 0 \)

\( A = \dfrac{3 \cos{x} - 4}{2} \)

Kosinüs fonksiyonu değer aralığından başlayarak adım adım \( A \) ifadesinin değer aralığını bulalım.

Kosinüs fonksiyonu \( [-1, 1] \) aralığında değer alabilir.

\( -1 \le \cos{x} \le 1 \)

Tüm tarafları 3 ile çarpalım.

\( -3 \le 3\cos{x} \le 3 \)

Tüm taraflardan 4 çıkaralım.

\( -7 \le 3\cos{x} - 4 \le -1 \)

Tüm tarafları 2'ye bölelim.

\( -\dfrac{7}{2} \le \dfrac{3\cos{x} - 4}{2} \le -\dfrac{1}{2} \)

Eşitsizliğin ortasındaki ifade \( A \)'ya eşittir.

\( -\dfrac{7}{2} \le A \le -\dfrac{1}{2} \) bulunur.


SORU 2 :

\( f(x) = 3\sin{x} + 4\cos{x} \) veriliyor.

Aşağıdaki ifadelerin değer aralıklarını bulunuz.

(a) \( f^2(x) \)

(b) \( \dfrac{f(x) + 7}{2} \)

(c) \( 1 - 2f^2(x) \)

\( a\sin{x} + b\cos{x} \) formundaki bir ifadenin değer aralığı aşağıdaki gibidir.

\( -\sqrt{a^2 + b^2} \le a\sin{x} + b\cos{x} \le \sqrt{a^2 + b^2} \)

\( f(x) \) fonksiyonunun değer aralığını bulalım.

\( -\sqrt{3^2 + 4^2} \le f(x) \le \sqrt{3^2 + 4^2} \)

\( -5 \le f(x) \le 5 \)

(a) seçeneği: \( f^2(x) \)

\( f(x) \) değer aralığı eşitsizliğinde tarafların karesini alalım.

\( 0 \le f^2(x) \le 25 \)

(b) seçeneği: \( \dfrac{f(x) + 7}{2} \)

\( f(x) \) değer aralığı eşitsizliğinde taraflara 7 ekleyelim.

\( 2 \le f(x) + 7 \le 12 \)

Eşitsizliğin taraflarını 2'ye bölelim.

\( 1 \le \dfrac{f(x) + 7}{2} \le 6 \)

(c) seçeneği: \( 1 - 2f^2(x) \)

\( f^2(x) \) değer aralığı eşitsizliğinde tarafları -2 ile çarpalım.

\( -50 \le -2f(x) \le 0 \)

Eşitsizliğin taraflarına 1 ekleyelim.

\( -49 \le 1 - 2f^2(x) \le 1 \)


SORU 3 :

\( f(x) = 12\sin{x} + 5\cos{x} - 3 \)

ifadesinin alabileceği kaç tam sayı değeri vardır?

\( a\sin{x} + b\cos{x} \) formundaki bir ifadenin değer aralığı aşağıdaki gibidir.

\( -\sqrt{a^2 + b^2} \le a\sin{x} + b\cos{x} \le \sqrt{a^2 + b^2} \)

\( f(x) \) fonksiyonunun değer aralığını bulalım.

\( 12\sin{x} + 5\cos{x} = A \) diyelim.

\( -\sqrt{12^2 + 5^2} \le A \le \sqrt{12^2 + 5^2} \)

\( -\sqrt{169} \le A \le \sqrt{169} \)

\( -13 \le A \le 13 \)

Eşitsizliğin taraflarından 3 çıkardığımızda \( f(x) \) tanımını elde ederiz.

\( -16 \le A - 3 \le 10 \)

\( -16 \le f(x) \le 10 \)

\( f(x) \) fonksiyonunun alabileceği tam sayı değer sayısı terim sayısı bulma formülü ile \( \dfrac{10 - (-16)}{1} + 1 = 27 \) olarak bulunur.


SORU 4 :

\( 2\sin^2{x} + 3\cos^2{x} = 4a + 2 \) olduğuna göre, \( a \)'nın alabileceği değer aralığını bulunuz.

Kosinüs ifadesini iki terime ayıralım.

\( 2\sin^2{x} + 2\cos^2{x} + \cos^2{x} = 4a + 2 \)

\( \sin^2{x} + \cos^2{x} = 1 \) özdeşliğini kullanalım.

\( 2 + \cos^2{x} = 4a + 2 \)

\( 4a = \cos^2{x} \)

\( a = \dfrac{\cos^2{x}}{4} \)

Kosinüs fonksiyonu \( [-1, 1] \) aralığında değer alabilir.

\( -1 \le \cos{x} \le 1 \)

Negatif değerlerin karesi pozitif olduğu için kosinüs fonksiyonunun karesi \( [0, 1] \) aralığında değer alabilir.

\( 0 \le \cos^2{x} \le 1 \)

Tüm tarafları 4'e bölelim.

\( 0 \le \dfrac{\cos^2{x}}{4} \le \dfrac{1}{4} \)

Eşitsizliğin ortasındaki ifade \( a \)'ya eşittir.

\( 0 \le a \le \dfrac{1}{4} \) bulunur.


SORU 5 :

\( \tan^2{\alpha} + \cot^2{\alpha} \) ifadesinin en küçük değeri kaçtır?

\( (\tan{\alpha} - \cot{\alpha})^2 = \tan^2{\alpha} + \cot^2{\alpha} - 2 \cdot \tan{\alpha} \cdot \cot{\alpha} \)

\( = \tan^2{\alpha} + \cot^2{\alpha} - 2 \)

\( (\tan{\alpha} - \cot{\alpha})^2 \) ifadesinin en küçük değeri \( \alpha = \frac{\pi}{4} \) için 0 olur, ifade iki tam kare ifadenin toplamı olduğu için toplam negatif olamaz.

\( \tan^2{\alpha} + \cot^2{\alpha} - 2 \ge 0 \)

\( \tan^2{\alpha} + \cot^2{\alpha} \ge 2 \)

Buna göre \( \tan^2{\alpha} + \cot^2{\alpha} \) ifadesinin en küçük değeri 2'dir.


SORU 6 :

\( f(x) = \dfrac{9\sin(2x) + 5}{2} \)

\( \dfrac{1}{3 + f(x)} \) ifadesinin alabileceği en küçük değer kaçtır?

Sinüs fonksiyonu \( [-1, 1] \) aralığında değer alabilir.

\( -1 \le \sin(2x) \le 1 \)

Adım adım verilen ifadenin değer aralığını bulalım.

\( -9 \le 9\sin(2x) \le 9 \)

\( -4 \le 9\sin(2x) + 5 \le 14 \)

\( -2 \le \dfrac{9\sin(2x) + 5}{2} \le 7 \)

Buna göre \( f \) fonksiyonunun değer aralığı aşağıdaki gibidir.

\( -2 \le f(x) \le 7 \)

Sorudaki ifadenin değer aralığını bulalım.

\( 1 \le f(x) + 3 \le 10 \)

Bir eşitsizlikte tarafların çarpmaya göre tersini alırsak eşitsizlik yön değiştirir.

\( \dfrac{1}{10} \le \dfrac{1}{3 + f(x)} \le 1 \)

O halde verilen ifadenin alabileceği en küçük değer \( \frac{1}{10} \) olarak bulunur.


SORU 7 :

\( f(x) = 2\csc{x} + 5 \) fonksiyonunun alamayacağı tam sayı değerlerini bulunuz.

Kosekant ifadesini sinüs cinsinden yazalım.

\( f(x) = \dfrac{2}{\sin{x}} + 5 \)

Sinüs fonksiyonu \( [-1, 1] \) aralığında değer alabilir.

\( -1 \le \sin{x} \le 1 \)

Eşitsizliğin taraflarının çarpmaya göre tersini alalım.

\( \dfrac{1}{\sin{x}} \le -1 \) ya da \( \dfrac{1}{\sin{x}} \ge 1 \)

Eşitsizliğin taraflarını 2 ile çarpalım.

\( \dfrac{2}{\sin{x}} \le -2 \) ya da \( \dfrac{2}{\sin{x}} \ge 2 \)

Eşitsizliğin taraflarına 5 ekleyelim.

\( \dfrac{2}{\sin{x}} + 5 \le 3 \) ya da \( \dfrac{2}{\sin{x}} + 5 \ge 7 \)

\( f(x) \le 3 \) ya da \( f(x) \ge 7 \)

Buna göre \( f(x) \) fonksiyonu \( \{4, 5, 6\} \) değerlerini alamaz.


SORU 8 :

\( f(x) = 5^{\sin(5x)} + 2 \) fonksiyonunun alabileceği tam sayı değerlerini bulunuz.

Sinüs fonksiyonu \( [-1, 1] \) aralığında değer alabilir.

\( -1 \le \sin{x} \le 1 \)

\( -1 \le \sin(5x) \le 1 \)

Eşitsizliğin taraflarının 5 tabanında üssünü yazalım.

\( 5^{-1} \le 5^{\sin(5x)} \le 5^1 \)

\( \dfrac{1}{5} \le 5^{\sin(5x)} \le 5 \)

Eşitsizliğin taraflarına 2 ekleyelim.

\( \dfrac{11}{5} \le 5^{\sin(5x)} + 2 \le 7 \)

Buna göre \( f(x) \) fonksiyonu \( \{3, 4, 5, 6, 7\} \) tam sayı değerlerini alabilir.


SORU 9 :

Aşağıdaki fonksiyonun alabileceği en büyük reel sayı değerini bulunuz.

\( f(x) = (2\cos^2(2x + 13) - 3)^2 \)

Kosinüs fonksiyonu \( [-1, 1] \) aralığında değer alabilir.

\( -1 \le \cos{x} \le 1 \)

\( f(x) \) fonksiyonunu elde etmek için bu aralığa adım adım gerekli işlemleri uygulayalım.

\( -1 \le \cos(2x + 13) \le 1 \)

\( 0 \le \cos^2(2x + 13) \le 1 \)

\( 0 \le 2\cos^2(2x + 13) \le 2 \)

\( -3 \le 2\cos^2(2x + 13) - 3 \le -1 \)

\( 1 \le (2\cos^2(2x + 13) - 3)^2 \le 9 \)

Buna göre \( f(x) \) fonksiyonunun alabileceği en büyük reel sayı değer 9'dur.


SORU 10 :

\( f(x) = \dfrac{\sin{x} + 3}{7 + 5\sin{x} - \cos^2{x}} \) fonksiyonunun alabileceği en küçük değer kaçtır?

\( \sin^2{x} + \cos^2{x} = 1 \) özdeşliğini kullanarak ifadeyi düzenleyelim.

\( f(x) = \dfrac{\sin{x} + 3}{7 + 5\sin{x} - (1 - \sin^2{x})} \)

\( = \dfrac{\sin{x} + 3}{6 + 5\sin{x} + \sin^2{x}} \)

\( = \dfrac{\sin{x} + 3}{(\sin{x} + 2)(\sin{x} + 3)} \)

\( -1 \lt \sin{x} \lt 1 \) olduğu için \( \sin{x} = -3 \) olamaz.

\( = \dfrac{1}{{\sin{x} + 2}} \)

Fonksiyonun en küçük değerini alması için payda en büyük değerini almalıdır.

\( \sin{x} = 1 \)

\( = \dfrac{1}{1 + 2} = \dfrac{1}{3} \) bulunur.


« Önceki
Trigonometrik Fonksiyonların Tanım ve Görüntü Kümesi
Sonraki »
Toplam, Fark ve İki Kat Açı Formülleri


Faydalı buldunuz mu?   Evet   Hayır