Forumregels
(Middelbare) school-achtige vragen naar het forum "Huiswerk en Practica" a.u.b.
Zie eerst de Huiswerkbijsluiter
De leek
Artikelen: 0
Berichten: 126
Lid geworden op: vr 12 dec 2008, 17:09

vervelend probleem

Hallo iedereen,
 
 Een tijdje geleden wou ik mezelf uitdagen door de sinus en cosinus functies formeel in te voeren(dus puur analytisch zonder gebruik van geometrie) en van daaruit de bekende eigenschappen afleiden, en daarbij was ik al aardig ver gekomen maar een paar stekende problemen blijven staan. Het probleem is dat de standaardbewijzen daarvoor niet werken, aangezien die binnen deze context leiden tot cirkelredeneringen. 
 
 Mijn aanpak is als volgt:
 
 Ik definier de sinus als de unieke functie die aan de volgende 3 voorwaarden voldoet:
 
 
\( $\sin(\int_{-1}^{x} \frac{1}{1-t^2} dt) = \sqrt{1-x^2} \forall x \in [0,1]\)
 
\( \sin(x) = sin(-x) \forall x \in [-\pi,\pi]\)
 
\( \sin(x+2k\pi) = \sin(x) \forall k \in \mathbb{Z}\)
 
 Deze definitie is volledig equivalent aan de definitie vanuit de eenheidscirkel(die integraal is gewoon de booglengte van de halve cirkel van -1 tot x en dus ook de hoek in radialen). We definieren pi als de waarde van die integraal in het punt x=1 wat 100% equivalent is met de geometrische definitie van pi. Verder definieren we de cos via cos(x) = sin(x+pi/2). 
 
Nou heb ik met deze definities bewezen dat sin'(x) = sin(x), cos(pi/2) = 0 en sin(pi/4) = cos(pi/4) = Sqrt(2)/2. Maar het is me nog niet gelukt om te bewijzen dat cos(pi/3) = Sqrt(3)/2. Ik wou dit aanpakken door aan te tonen dat de bovenstaande integraal gelijk is aan pi/3 in het punt x = 1/2 en dan natuurlijk zonder gebruik te maken van het feit dat sinh(1/2) = pi/3 want dat zou simpelweg een cirkelredenering zijn(we gebruiken een resultaat dat we willen bewijzen in het bewijs). Dus het zal op een andere manier moeten, maar hoe?
 
 Iemand suggesties?
Gebruikersavatar
Drieske
Artikelen: 0
Berichten: 10.179
Lid geworden op: za 12 jul 2008, 17:07

Re: vervelend probleem

Ik zou toch nog eens goed kijken naar je definitie. Volgens mij ontbreekt er in de eerste conditie een wortel... Nu krijg je immers voor x=1 links sin(oneindig) en rechts 0. Nuja, ik veronderstel dat dat een (typ)fout is. Mogelijk zelfs meer dan 1 ;)
 
Nuja, over het echte probleem moet ik nog eens nadenken.
Zoek je graag naar het meest interessante wetenschapsnieuws? Wij zoeken nog een vrijwilliger voor ons nieuwspostteam.
Th.B
Artikelen: 0
Berichten: 546
Lid geworden op: wo 22 aug 2012, 16:48

Re: vervelend probleem

Ik zie het niet zo snel gebeuren dat je hier daadwerkelijk alle bekende eigenschappen van de sinus kunt afleiden / een equivalentie met een bekende definitie kan bewijzen. Waar wil je precies heen met dit idee?
De leek
Artikelen: 0
Berichten: 126
Lid geworden op: vr 12 dec 2008, 17:09

Re: vervelend probleem

Drieske schreef: Ik zou toch nog eens goed kijken naar je definitie. Volgens mij ontbreekt er in de eerste conditie een wortel... Nu krijg je immers voor x=1 links sin(oneindig) en rechts 0. Nuja, ik veronderstel dat dat een (typ)fout is. Mogelijk zelfs meer dan 1 ;)
 
Nuja, over het echte probleem moet ik nog eens nadenken.
 Helemaal waar, was waarschijnlijk niet aan het opletten tijdens het typen want op papier heb ik die wortel er wel bij gezet. Het ziet er alleen naar uit dat ik de openingspost niet kan bewerken. 
De leek
Artikelen: 0
Berichten: 126
Lid geworden op: vr 12 dec 2008, 17:09

Re: vervelend probleem

Th.B schreef: Ik zie het niet zo snel gebeuren dat je hier daadwerkelijk alle bekende eigenschappen van de sinus kunt afleiden / een equivalentie met een bekende definitie kan bewijzen. Waar wil je precies heen met dit idee?
 
 Nouja deze definitie is equivalent aan de definitie vanuit de eenheidscirkel enkel is het geformaliseerd in plaats van gebaseerd op intuitie. Het voornaamste probleem bij het afleiden van verschillende eigenschappen is dat je geen geometrische eigenschappen kan gebruiken(postulaten van euclides om het zo maar te noemen) om de eigenschappen te bewijzen. Ik heb wel al bewezen dat de afgeleide van de sin gelijk is aan de cosinus en enkele waarden konden ook vrij eenvoudig bewezen worden(w.o. waarden in pi/2, pi/4 en dat sin(x)/x naar 1 gaat in de limiet naar 0). Ook de Taylor serie heb ik kunnen afleiden(als gevolg van het afleiden van de afgeleiden).
 
 Nu bedenk ik me dat ik eigenlijk ook nog de somregel moet bewijzen en van daaruit met wat al bewezen is zogoed als alle resultaten kan bewijzen(incl de waarde in pi/3). Maar dat is makkelijker gezegd dan gedaan. Verder heb ik geen specifiek doel hiermee, het leek me gewoon leuk om te kijken of dit puur analytisch ingevoerd kan worden.
Th.B
Artikelen: 0
Berichten: 546
Lid geworden op: wo 22 aug 2012, 16:48

Re: vervelend probleem

Nou ja als je de Taylorserie hebt gevonden ben je in principe klaar. Die is, meen ik mij te herinneren, 1 op 1 gekoppeld aan de functie. Dus Taylorveeltermen zijn identiek precies dan als de functies identiek zijn.
Gebruikersavatar
Safe
Pluimdrager
Artikelen: 0
Berichten: 10.058
Lid geworden op: wo 17 nov 2004, 12:37

Re: vervelend probleem

De leek schreef:  
\(\int_{-1}^{x} \frac{1}{\sqrt{1-t^2}} dt) \)
 
Dit is een oneigenlijke integraal voor de grenzen x=-1 en x=1 ...
De leek
Artikelen: 0
Berichten: 126
Lid geworden op: vr 12 dec 2008, 17:09

Re: vervelend probleem

Safe schreef:  
Dit is een oneigenlijke integraal voor de grenzen x=-1 en x=1 ...
 Dat klopt maar hij is wel convergent. 
Gebruikersavatar
Safe
Pluimdrager
Artikelen: 0
Berichten: 10.058
Lid geworden op: wo 17 nov 2004, 12:37

Re: vervelend probleem

De leek schreef:  
Hallo iedereen,
 
 
\( \sin(x) = sin(-x) \forall x \in [-\pi,\pi]\)
 
Je bedoelt hier, neem ik aan:
 
 
\( \sin(x) =- \sin(-x) \forall x \in [-\pi,\pi]\)
 
Maar waarom?
Je hebt de integraal van een even functie (integrand), dus de primitieve is een ...

Terug naar “Wiskunde”