La tabella dei valori che ti serve davvero
Prima di parlare di grafici, devi avere in testa i valori fondamentali. Questi valori derivano dalle definizioni geometriche sul cerchio unitario e restano impressi quando ne capisci l’origine.
| Angolo | Radianti | sin | cos | tan |
|---|---|---|---|---|
| 0° | 0 | 0 | 1 | 0 |
| 30° | $\frac{\pi}{6}$ | $\frac{1}{2}$ | $\frac{\sqrt{3}}{2}$ | $\frac{1}{\sqrt{3}}$ |
| 45° | $\frac{\pi}{4}$ | $\frac{\sqrt{2}}{2}$ | $\frac{\sqrt{2}}{2}$ | $1$ |
| 60° | $\frac{\pi}{3}$ | $\frac{\sqrt{3}}{2}$ | $\frac{1}{2}$ | $\sqrt{3}$ |
| 90° | $\frac{\pi}{2}$ | $1$ | $0$ | non definita |
| 120° | $\frac{2\pi}{3}$ | $\frac{\sqrt{3}}{2}$ | $-\frac{1}{2}$ | $-\sqrt{3}$ |
| 180° | $\pi$ | $0$ | $-1$ | $0$ |
| 270° | $\frac{3\pi}{2}$ | $-1$ | $0$ | non definita |
| 360° | $2\pi$ | $0$ | $1$ | $0$ |
La tangente è indefinita in 90° e 270° perché $\tan(x) = \frac{\sin(x)}{\cos(x)}$ e il coseno si annulla in quei punti. Per approfondire da dove vengono questi valori, vai a valori notevoli della trigonometria.
Come leggere un grafico trigonometrico: tre concetti chiave
Periodo
Il periodo è la lunghezza minima dell’intervallo dopo cui la funzione si ripete identica. Per seno e coseno il periodo è $2\pi \approx 6{,}28$; per la tangente è $\pi$.
Se la funzione è $y = \sin(bx)$, il periodo diventa:
$$T = \frac{2\pi}{|b|}$$
Esempio: $y = \sin(3x)$ ha periodo $\frac{2\pi}{3}$. Il grafico si “comprime” orizzontalmente: nello stesso spazio compaiono tre cicli invece di uno.
Ampiezza
L’ampiezza è la distanza dal valore massimo all’asse orizzontale. Per $y = a\sin(x)$, l’ampiezza è $|a|$: il massimo sale a $a$ e il minimo scende a $-a$. La tangente diverge verso $\pm\infty$ agli asintoti, quindi non ha ampiezza finita.
Sfasamento
Lo sfasamento (o fase) sposta il grafico orizzontalmente senza cambiare la forma. Per $y = \sin(x - \varphi)$, il grafico del seno standard trasla di $\varphi$ unità verso destra quando $\varphi > 0$. Lo sfasamento si legge facilmente trovando il punto dove la funzione vale zero e sale.
Esercizio 1: Grafico di $y = 2\sin(x)$
Traccia il grafico di $y = 2\sin(x)$ nell’intervallo $[0, 2\pi]$.
Passo 1: Individua ampiezza e periodo.
Ampiezza: $|a| = 2$, quindi il massimo vale $2$ e il minimo vale $-2$.
Periodo: il coefficiente di $x$ è $1$, quindi $T = \frac{2\pi}{1} = 2\pi$. Nessun cambiamento orizzontale rispetto al seno standard.
Passo 2: Calcola i cinque punti caratteristici.
- $x = 0$: $y = 2\sin(0) = 0$ (zero, la curva parte dall’asse)
- $x = \frac{\pi}{2}$: $y = 2\sin\!\left(\frac{\pi}{2}\right) = 2 \cdot 1 = 2$ (massimo)
- $x = \pi$: $y = 2\sin(\pi) = 0$ (zero di discesa)
- $x = \frac{3\pi}{2}$: $y = 2\sin\!\left(\frac{3\pi}{2}\right) = 2 \cdot (-1) = -2$ (minimo)
- $x = 2\pi$: $y = 2\sin(2\pi) = 0$ (fine del ciclo)
Passo 3: Traccia.
La forma è identica a $\sin(x)$, ma l’altezza è doppia. Le croci sull’asse $x$ restano nelle stesse posizioni ($0, \pi, 2\pi$); il picco positivo passa da $1$ a $2$, il picco negativo da $-1$ a $-2$. Immagina di “stirare” il grafico del seno verso l’alto e verso il basso.
Esercizio 2: Grafico di $y = \cos(2x)$
Traccia il grafico di $y = \cos(2x)$ nell’intervallo $[0, 2\pi]$.
Passo 1: Calcola il periodo.
$b = 2$, quindi $T = \frac{2\pi}{2} = \pi$. Il grafico completa un ciclo ogni $\pi$ unità: nel solito intervallo $[0, 2\pi]$ vedrai due cicli completi.
Passo 2: Ampiezza invariata.
Non c’è coefficiente davanti al coseno, quindi ampiezza $= 1$. Massimo $= 1$, minimo $= -1$.
Passo 3: Punti caratteristici del primo ciclo $[0, \pi]$.
- $x = 0$: $y = \cos(0) = 1$ (massimo: il coseno parte dall’alto)
- $x = \frac{\pi}{4}$: $y = \cos\!\left(\frac{\pi}{2}\right) = 0$
- $x = \frac{\pi}{2}$: $y = \cos(\pi) = -1$ (minimo)
- $x = \frac{3\pi}{4}$: $y = \cos\!\left(\frac{3\pi}{2}\right) = 0$
- $x = \pi$: $y = \cos(2\pi) = 1$ (di nuovo al massimo)
Passo 4: Traccia il secondo ciclo $[\pi, 2\pi]$.
È identico al primo per periodicità. Il grafico è come un coseno standard “compresso” a metà orizzontalmente.
Esercizio 3: Grafico di $y = \tan\!\left(x - \frac{\pi}{4}\right)$
Traccia il grafico di $y = \tan\!\left(x - \frac{\pi}{4}\right)$ indicando asintoti e punti notevoli.
Passo 1: Identifica lo sfasamento.
La forma è $\tan(x - \varphi)$ con $\varphi = \frac{\pi}{4}$. Il grafico della tangente standard si sposta di $\frac{\pi}{4}$ verso destra.
Passo 2: Trova gli asintoti verticali.
La tangente ha asintoti dove il coseno dell’argomento si annulla:
$$x - \frac{\pi}{4} = \frac{\pi}{2} + k\pi \quad \Rightarrow \quad x = \frac{3\pi}{4} + k\pi, \quad k \in \mathbb{Z}$$
Quindi gli asintoti si trovano in $x = \ldots, -\frac{\pi}{4},\ \frac{3\pi}{4},\ \frac{7\pi}{4}, \ldots$
Passo 3: Punto in cui la curva attraversa l’asse $x$.
$y = 0$ quando $\tan(x - \pi/4) = 0$, cioè quando $x - \pi/4 = k\pi$, quindi $x = \frac{\pi}{4} + k\pi$. Nel ramo centrale: la curva attraversa l’asse in $x = \frac{\pi}{4}$.
Passo 4: Traccia.
Disegna le rette verticali tratteggiate in corrispondenza degli asintoti. Tra due asintoti consecutivi, la curva sale da $-\infty$ a $+\infty$ con andamento a “S”. La forma coincide con quella della tangente standard, traslata di $\frac{\pi}{4}$ a destra.
Schema riassuntivo delle proprietà principali
| Funzione | Periodo | Ampiezza | Dominio | Codominio | Parità |
|---|---|---|---|---|---|
| $\sin(x)$ | $2\pi$ | 1 | $\mathbb{R}$ | $[-1, 1]$ | Dispari |
| $\cos(x)$ | $2\pi$ | 1 | $\mathbb{R}$ | $[-1, 1]$ | Pari |
| $\tan(x)$ | $\pi$ | non definita | $\mathbb{R} \setminus \left\{\frac{\pi}{2}+k\pi\right\}$ | $\mathbb{R}$ | Dispari |
Parità: seno e tangente sono funzioni dispari ($f(-x) = -f(x)$), quindi il loro grafico è simmetrico rispetto all’origine. Il coseno è pari ($f(-x) = f(x)$), con simmetria rispetto all’asse $y$. Questa proprietà aiuta quando tracci solo metà grafico e poi lo ribalti.
Se vuoi capire da dove vengono i valori nella tabella iniziale e come ricordarli senza memorizzare, leggi valori notevoli della trigonometria.