正弦曲線
編輯正弦波、正弦波或正弦波是根據正弦三角函數定義的數學曲線,它是圖形。 它是一種連續波,也是一種光滑的周期函數。 它經常出現在數學以及物理、工程、信號處理和許多其他領域。
配方
編輯它作為時間 (t) 函數的最基本形式是: y ( t ) = A sin ? ( 2 π f t + φ ) = A sin ? ( ω t + φ ) 其中:
- A,振幅,函數與零的峰值偏差。
- f,普通頻率,每秒發生的振蕩(周期)數。
- ω = 2πf,角頻率,函數自變量的變化率,單位為弧度每秒。
- φ,相位,指定(以弧度為單位)在其周期中 t = 0 時的振蕩位置。當 φ非零時,整個波形 似乎在時間上偏移了 φ/ω 秒。 負值代表延遲,正值代表提前。
正弦曲線 5 秒的 220 赫茲正弦波。 這是由 f = 每秒振蕩 220 次的正弦函數描述的聲波。
正弦波在物理學中很重要,因為當它添加到另一個具有相同頻率和任意相位和幅度的正弦波時,它會保持其波形。 它是xxx具有此屬性的周期波形。 此屬性導致它在傅立葉分析中的重要性,并使其在聲學上xxx。
一般形式
編輯一般來說,函數還可能有:
這個等式給出了一個單一維度的正弦波; 因此,上面給出的廣義方程給出了波在時間 t 處的位置 x 沿單條線的位移。例如,這可以被認為是波沿導線的值。
在兩個或三個空間維度中,如果位置 x 和波數 k 被解釋為向量,并且它們的積被解釋為點積,則相同的方程描述了一個行進的平面波。 對于更復雜的波浪,例如將石頭扔進池塘后水波的高度,需要更復雜的方程式。
余弦
編輯術語正弦曲線描述具有正弦波特征的任何波。 因此,余弦波也被稱為正弦波,因為 cos ? ( x ) = sin ? ( x + π / 2 ) ,它也是具有 π/2 弧度相移的正弦波。 由于這個先機,人們常說余弦函數超前于正弦函數或正弦滯后于余弦。 因此,術語正弦波統指具有任何相位偏移的正弦波和余弦波。
發生
編輯這種波型在自然界中經常出現,包括風波、聲波和光波。
人耳可以將單個正弦波識別為聽起來清晰,因為正弦波表示沒有諧波的單一頻率。
對于人耳來說,由多個正弦波組成的聲音會有可察覺的諧波; 添加不同的正弦波會產生不同的波形,從而改變聲音的音色。
除了基波之外,高次諧波的存在會導致音色的變化,這就是為什么相同的音符(相同的頻率)在不同的樂器上演奏時聽起來不同的原因。 另一方面,如果聲音包含非周期波和正弦波(周期性的),則聲音會被感知為嘈雜,因為噪聲的特征是非周期性或具有非重復模式。
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