קירוב זווית קטנה – הבדלי גרסאות

תוכן שנמחק תוכן שנוסף
D'ohBot (שיחה | תרומות)
מ בוט מוסיף: id:Pendekatan paraksial
אין תקציר עריכה
שורה 1:
'''קירוב זוויות קטנות''' הוא [[קירוב|קירוב מתמטי]] המפשט את חוקי הטריגונומטריהה[[טריגונומטריה]] עבור [[זווית|זוויות]] קטנות, דהיינו זוויות ב[[גבול (מתמטיקה)|גבול]] ל[[אפס]]. הקירוב מבוסס על כך ש[[הגבול של sin(x)/x]] ב-x=0 הוא <math>\ \lim_{x\rightarrow 0}\frac{\sin(x)}{x} = 1</math>, כאשר הזווית x נמדדת ב[[רדיאן|רדיאנים]]. בשלכתוצאה כךמכך ניתן לקרב את הפונקציות הטריגונומטריות נכוניםלפונקציות הקירוביםלינאריות:
: <math>\sin x \simeqapprox x</math>,
: <math>\cos x \simeqapprox 1</math>, ו-
: <math>\tan x \simeqapprox x</math>.
 
קירוב זוויות קטנות שימושי מאוד בניתוחיםבניתוח פיזיקלייםמערכות [[פיזיקה|פיזיקליות]], כולל בתחומי ה[[מכניקה]], [[אופטיקה]], [[אלקטרומגנטיות]], ו[[אסטרונומיה]]. הקירוב מפשט [[משוואה דיפרנציאלית|משוואות דיפרנציאליות]] מסובכות ל[[משוואה דיפרנציאלית לינארית|משוואות לינאריות]] פתירות. לדוגמה, [[מטוטלת מתמטית]] בקירוב זוויות קטנות היא [[מתנד הרמוני]], שפתרונו ועודמוכר.
 
==שיקולים גאומטריים לקירוב==
[[קובץ:Small-angle.png|מסגרת|שמאל]]
[[קובץ:Small-angle.png|מסגרת|מרכז|קירוב זוויות קטנות. הערך של הזווית הקטנה ''x'' ברדיאנים שווה בערך לטאנגנס של אותה הזווית.]]
הפונקציות הטריגונומטריות מוגדרות כיחסים בין הצלעות של [[משולש ישר זווית]]. הקשת הירוקה, בזווית x, שייכת למעגל ב[[רדיוס]] יחידה. כתוצאה מכך אורך הקשת שווה ל-x.
כאשר אחת הזוויות של [[משולש ישר זווית]] היא קטנה, היתר שווה בערך לצלע הסמוכה לזווית, כך שהקוסינוס שווה בערך ל-1. הצלע שמנגד לעומת זאת קטנה משמעותית מהיתר, ואורכה בערך כאורך הקשת המתאימה לזווית, ולכן היחס בינה לבין הצלע הסמוכה או היתר, הלא הוא ערך הפונקציות סינוס וטאנגנס, שווה בערך לגודל הזווית.
 
כאשרניתן אחתלראות הזוויותשכאשר שלהזווית [[משולשx ישרקטנה, זווית]]אורך היאהניצב קטנההסמוך לזווית הופך דומה לאורך היתר. כלומר, היתר שווה בערך לצלע הסמוכה לזווית, כך שהקוסינוס שווה בערך ל-1. הצלעכמו שמנגדכן, לעומתאורך זאתהצלע קטנהשמול משמעותיתהזווית מהיתר,הופך ואורכהדומה בערך כאורךלאורך הקשת המתאימה לזווית, ולכן היחס בינה לבין הצלע הסמוכה או בינה לבין היתר, הלא הואהם ערךערכי הפונקציות סינוס וטאנגנס, שווהשווים בערךבקירוב לגודל הזווית.
 
==שיקולים אנליטיים לקירוב==
אתהקירובים הקירובהללו לקוסינוסזהים אפשרלקירוב לשפר ל[[קירובטור מסדר שניטיילור]]: <math>\cosמסדר x \simeq 1 - \frac{x^2}{2}</math>ראשון. באופן כללי יותר, טורי טיילור המתאימים לפונקציות הטריגונומטריות השונות הם כלהלן:
: <math>\sin\left( x \right) = x - \frac{x^3}{3!} + \frac{x^5}{5!} - \frac{x^7}{7!} + \cdots </math>
 
 
: <math>\cos\left( x \right) = 1 - \frac{x^2}{2!} + \frac{x^4}{4!} - \frac{x^6}{6!} + \cdots </math>
 
 
: <math>\tan\left( x \right) = x + \frac{x^3}{3} + \frac{2 x^5}{15} + \frac{17 x^7}{315} + \cdots</math>
 
כאשר ''x'' היא הזווית ברדיאנים. עבור ערכי ''x'' קטנים, החזקות הגבוהות של ''x'' דועכות במהירות לאפס, כך שניתן להזניח את האיברים הללו ולהכליל אך ורק את החזקה הנמוכה ביותר, היא החזקה הלינארית עבור סינוס וטנגנס, והקבוע 1 עבור קוסינוס. כדי להגדיל את הדיוק של הקירוב ניתן להוסיף את האיברים של החזקות הבאות. הקירובה[[קירוב מסדר שני]] של הסינוס והטנגנס שווה לקירוב מסדר ראשון, בקוסינוס לעומת זאת קיים איבר מסדר שני, ולכן הקירוב המדויק יותר מסדר שני כולל שני איברים.:
:<math>\cos x \approx 1 - \frac{x^2}{2}</math>
 
==ראו גם==
* [[הגבולקירוב של sin(x)/xלינארי]].
 
[[קטגוריה:גאומטריה]]