sin と cos の関係
y=sinx と y=cosx のグラフは、形がまったく同じで、横にずれているだけです。その関係を式で確かめます。
平行移動
cosx は、sinx を左へ 2π だけ平行移動したものです。
cosx=sin(x+2π) グラフを左へ 2π ずらすと x を x+2π に置きかえることにあたり、sin の山が cos の山にちょうど重なります。一般に y=f(x−a) はグラフを右へ a ずらした形なので、+2π は左へのずれになります。符号が逆に見えるところなので注意してください。
山の位置で確かめる
| 関数 | 最大値をとる x | 零点 |
|---|
| y=sinx | 2π+2nπ | nπ |
| y=cosx | 2nπ | 2π+nπ |
cos の山は sin の山より 2π だけ左にあり、これがちょうど平行移動の量です。零点も同じだけずれています。
単位円で見る
この関係は単位円を見るといちばんはっきりします。単位円上の点で、cos は横の座標、sin は縦の座標でした。角を 2π 進めることは点を 90∘ 回すことなので、いまの縦の座標が次の横の座標に移ります。だから次が成り立ちます。
sin(θ+2π)=cosθ 微分に現れるずれ
(sinx)′=cosx ですから、微分は「波を 2π 左にずらす操作」だと読めます。
| 微分の回数 | 結果 | ずれの合計 |
|---|
| 1 | cosx | 2π |
| 2 | −sinx | π |
| 3 | −cosx | 23π |
| 4 | sinx | 2π |
4 回微分すると 2π ぶんずれて元に戻る、というのもこの見方と合っています。
逆向きの表し方
同じように次のようにも書け、sin は cos を右へ 2π ずらしたものと見られます。
sinx=cos(x−2π) 位相差
2 つの波のこのずれは位相差と呼ばれ、交流回路でコイルやコンデンサに流れる電流が電圧より 2π ずれることなど、応用でも基本の考え方です。
グラフの大きな点は、cos の山 (0,1) と sin の山 (2π,1) です。