Русская Википедия:Трапецеидальный синус

Материал из Онлайн справочника
Перейти к навигацииПерейти к поиску

Файл:Тригонометрический и трапецеидальный синусы.png
Трапецеидальный и тригонометрический синусы

Трапецеидальный синус — кусочно-гладкая функция действительной переменной с периодом <math>2 \pi</math>. Она находит широкое применение, например, в электро- и радиотехнике. На замкнутом интервале <math>[0;2\pi]</math> трапецеидальный синус задаётся следующими формулами:

<math>\sin_{tr} x =\frac {4x}{\pi},\quad 0 \le x \le \frac {\pi}{4}</math>;

<math>\sin_{tr} x =1,\quad \frac {\pi}{4} \le x \le \frac {3\pi}{4}</math>

<math>\sin_{tr} x=\frac {4(\pi-x)}{\pi},\quad \frac {3\pi}{4} \le x \le \frac {5\pi}{4}</math>

<math>\sin_{tr} x=-1, \quad \frac {5\pi}{4} \le x \le \frac {7\pi}{4}</math>

<math>\sin_{tr} x=\frac {4(x-2\pi)}{\pi}, \quad \frac {7\pi}{4} \le x \le 2\pi</math>

Разложение в ряд Фурье

Как и любая кусочно-гладкая периодическая функция действительного аргумента, трапецеидальный синус может быть разложен в ряд Фурье. Из-за нечётности трапецеидального синуса его разложение в тригонометрический ряд Фурье не содержит членов с косинусом.

Кроме того, трапецеидальный синус не содержит в своём разложении чётных гармоник. Первые несколько коэффициентов разложения имеют вид:

<math>b_1=\frac {8\sqrt2}{\pi^2}, b_3=\frac {8\sqrt2}{9\pi^2}, b_5=-\frac {8\sqrt2}{25\pi^2}, b_7=-\frac {8\sqrt2}{49\pi^2}</math>

Сходимость разложения трапецеидального синуса в ряд Фурье иллюстрируется графиком:

Файл:Разложение.png

Применение

Трапецеидальный синус широко применяется в электротехнике, поскольку переменный ток такой формы достаточно просто получить из постоянного тока при большой мощности нагрузкиШаблон:Уточнить. В частности, в современных ИБП и инверторах выходное напряжение чаще всего имеет форму трапецеидального синуса.[1] Также трапецеидальный синус применяется для анализа некоторых задач теории колебаний, где использование обычного (тригонометрического) синуса приводит к сильному усложнению конечных результатов. [2]

Ссылки

Шаблон:Примечания

  1. http://www.web-logic.ru/eli-ms.htm Шаблон:Wayback Трансформаторы — виды и различия
  2. Рабинович М. И., Трубецков Д. И. Введение в теорию колебаний и волн. — М.: Наука, 1984 г.