Краткое содержание
Этот урок открывает курс «Алгебра и геометрия II» и его первый раздел, посвящённый тригонометрическим функциям и полярным координатам. Он предлагает входную проверку, которая измеряет исходную точку по шести урокам раздела и по тому, что раздел считает известным из курса I. Он подытоживает то, что курс I оставляет установленным, представляет шесть уроков раздела в том порядке, в котором они изучаются, от измерения углов до кривых в полярных координатах и конических сечений с фокусом в полюсе, и объясняет, что доказывает каждый из них и почему это важно. Затем он восстанавливает историческую предысторию: греческую астрономию, которой нужно было измерять недоступное и которая свела в таблицы хорды дуг; половину хорды двойной дуги, которую астрономы Индии поставили в центр вычислений и которая через арабские и латинские переводы получила название синуса; тригонометрию как самостоятельную дисциплину и её превращение в XVIII веке в изучение функций действительной переменной. Он формулирует задачу, из которой родилась тригонометрия, задачу вычисления расстояний по углам, на примере треугольника Аристарха Самосского, и в заключение указывает, где эти идеи используются в оставшихся разделах курса, в других курсах сайта, в науке и технике.
Цели обучения
- Описывать содержание раздела, помещая каждый из его уроков в последовательность, ведущую от измерения углов к кривым в полярных координатах.
- Объяснять астрономическое и геодезическое происхождение тригонометрии и полярных координат и распознавать основные этапы их развития, от таблицы хорд до функций действительной переменной.
- Выражать хорду дуги через синус половины дуги и ставить задачу Аристарха как вычисление отношения расстояний по углу.
- Указывать места курса, других курсов, науки и техники, где применяются тригонометрические функции и полярные координаты.
Входная проверка
Прежде чем проходить раздел, полезно измерить исходную точку, без какой бы то ни было оценки. Первые десять вопросов касаются шести содержательных уроков раздела: два на обратные функции и два на решение треугольников, то есть на уроки, на которых больше всего строится остальной курс; два на тригонометрические функции и их графики, один из которых является задачей с практическим содержанием, которую нужно сначала сформулировать математически; два на полярные координаты, один из которых посвящён полярному уравнению конических сечений; и по одному на каждый из двух других уроков. Те же навыки снова измеряются в конце, в итоговом уроке. Шесть последних вопросов выясняют, владеет ли учащийся тем, что курс считает известным из курса I: полнотой действительных чисел, обратной функцией, касательной к окружности и скалярным произведением, эксцентриситетом эллипса, показательной функцией и логарифмом через гиперболический косинус и частным двух комплексных чисел в алгебраической форме. Тот, кто ошибётся в каком-либо из них, узнает, к какому уроку курса I стоит вернуться перед началом, а тот, кто ошибётся в каком-либо из первых десяти, на каком уроке раздела задержаться.
Перед началом раздела оцени свою отправную точку. Это короткая самопроверка: она не оценивается, а результат хранится только в твоём браузере.
Вопрос 1В окружности радиуса какова длина дуги, соответствующей центральному углу ?
Радиус умножен на градусную меру. Формула верна только для угла в радианах: сначала нужно умножить на .Это площадь сектора, , а не длина дуги, равная .Это радианная мера угла, которая совпадает с длиной дуги только в окружности радиуса ; здесь её нужно умножить на радиус.В радианах угол равен , и по формуле дуга равна .Повторить: Углы и их измерение: градусы и радианы
Вопрос 2Пусть и угол лежит во второй четверти. Найти .
Правильный ответ:
По основному тригонометрическому тождеству , а во второй четверти косинус отрицателен: . Тангенс есть частное, . Тот, кто получает , забыл знак косинуса во второй четверти, а тот, кто получает , разделил косинус на синус.Повторить: Тригонометрические отношения и единичная окружность
Вопрос 3Каков наименьший период функции ?
Число умножено на . Сжатие по горизонтали с коэффициентом укорачивает период: является периодом функции тогда и только тогда, когда является периодом синуса.Это период синуса, но коэффициент при переменной делит его на ; только амплитуда и вертикальный сдвиг оставляют период неизменным.Это сдвиг фазы синусоиды, который смещает график, не меняя его периода.Функция записывается как , синусоида с ; её наименьший период равен . Амплитуда, сдвиг фазы и вертикальный сдвиг на период не влияют.Повторить: Тригонометрические функции и их графики
Вопрос 4Груз, подвешенный на пружине, колеблется по вертикали. Его высота над полом меняется со временем по синусоиде, от до сантиметров, с периодом секунды, и наивысшей точки он достигает в момент . Сколько секунд каждого колебания он находится выше сантиметров от пола?
Правильный ответ:
По лемме о подборе амплитуда равна , линия равновесия находится на уровне , коэффициент равен , а сдвиг фазы равен : высота есть . Условие равносильно , где , и за один оборот оно выполняется в точности при , на дуге длины ; после деления на промежуток времени идёт от до и длится секунды, треть периода. Тот, кто получает , взял половину периода, как будто порог совпадает с линией равновесия, а тот, кто получает , измерил дугу в переменной синуса, не разделив её на .Повторить: Тригонометрические функции и их графики
Вопрос 5Чему равен ?
Здесь арккосинус считается нечётным, как арксинус. Арккосинус принимает значения в , никогда не отрицательные, и удовлетворяет равенству .Его косинус тоже равен , но он не лежит в промежутке главных значений , в котором арккосинус принимает свои значения.Это арккосинус числа : потерян знак аргумента, который переводит угол во вторую четверть.По симметрии арккосинуса , так что значение равно ; оно лежит в промежутке главных значений и имеет косинус .Повторить: Обратные тригонометрические функции
Вопрос 6Чему равен ?
Равенство верно, только если лежит в промежутке главных значений , а больше .Его синус отрицателен, тогда как положителен; правильный угол дополняет данный до развёрнутого, , а не противоположен ему.Число не лежит в ; по симметрии углов, дополняющих друг друга до развёрнутого, , а лежит в промежутке главных значений, так что это и есть искомый арксинус.Повторить: Обратные тригонометрические функции
Вопрос 7В треугольнике , , а угол между этими сторонами равен . Найти сторону .
Правильный ответ:
По теореме косинусов , и . Тот, кто получает , прибавил член вместо того, чтобы вычесть его, а тот, кто получает , сложил стороны.Повторить: Решение треугольников: теоремы синусов и косинусов
Вопрос 8Сколько существует треугольников с , и ?
Это то, что даёт теорема синусов, если взять только острый угол с . Угол, дополняющий его до развёрнутого, имеет тот же синус и, поскольку , тоже образует треугольник.Треугольника нет, когда меньше высоты ; здесь её превосходит.Высота, проведённая из вершины , равна , и : сторона достигает противоположной прямой в двух точках по одну сторону от , и есть треугольник с острым углом и другой с тупым углом , синусы которых равны.Повторить: Решение треугольников: теоремы синусов и косинусов
Вопрос 9Каковы полярные координаты, с и из , точки с декартовыми координатами ?
Это арктангенс отношения без поправки: этот угол указывает в четвёртую четверть, на противоположную точку . Если , нужно прибавить или вычесть .Это точка : потерян знак абсциссы.Угол верен, но радиус есть корень из , а не это выражение без извлечения корня.Полярный радиус равен . Поскольку и , точка лежит во второй четверти, и к арктангенсу отношения , равному , прибавляется : .Повторить: Полярные координаты и кривые в полярных координатах
Вопрос 10Кривая с полярным уравнением имеет фокус в полюсе. Что это за кривая?
Эксцентриситет прочитан в знаменателе без предварительного деления на : вид требует, чтобы свободный член знаменателя был равен , и тогда .Расстояния от вершин до полюса вычтены. Вершины лежат в противоположных направлениях и , по разные стороны от фокуса, и большая ось есть сумма .Это удвоенное расстояние от полюса до ближайшей вершины, как если бы полюс был центром эллипса; полюс есть фокус, а центр находится посередине между вершинами.Разделив числитель и знаменатель на , получаем вид с : это эллипс. Его вершины лежат на полярной оси, при , на расстоянии от полюса, и при , на расстоянии , по разные стороны от фокуса: большая ось равна .Повторить: Полярные координаты и кривые в полярных координатах
Вопрос 11Из предыдущих разделовКакова точная верхняя грань множества ?
Точная верхняя грань есть наименьшая верхняя граница, и она может не принадлежать множеству; по полноте действительных чисел она есть у всякого непустого ограниченного сверху множества.Это минимум множества, достигаемый при ; точная верхняя грань ограничивает множество сверху.Каждый элемент множества меньше , так что есть верхняя граница. Если бы было другой верхней границей, то по свойству Архимеда нашлось бы натуральное с , и элемент превзошёл бы . Поэтому наименьшая верхняя граница есть , которого множество не достигает.Вопрос 12Из предыдущих разделовКакое из этих сужений функции имеет обратную функцию?
Она не инъективна, поскольку ; функция имеет обратную тогда и только тогда, когда она биективна.Она по-прежнему не инъективна, поскольку ; промежуток должен целиком лежать по одну сторону от вершины параболы.На этом промежутке функция строго возрастает и, следовательно, инъективна, и принимает все значения из ; её обратная функция есть квадратный корень. Это тот же приём, который раздел применяет к синусу, косинусу и тангенсу.Повторить: Действия с функциями, обратная функция и преобразования графиков
Вопрос 13Из предыдущих разделовКаково уравнение касательной к окружности в её точке ?
Это прямая, содержащая радиус, то есть проходящая через центр и точку касания; касательная ей перпендикулярна.Она проходит через точку , но её нормальный вектор не параллелен радиусу : координаты переставлены, и прямая пересекает окружность в другой точке.Направление верное, но прямая не проходит через , поскольку : число справа от знака равенства есть скалярное произведение радиуса на себя, , а не его длина.Касательная перпендикулярна радиусу, вектор которого равен : её точки удовлетворяют условию , то есть .Повторить: Окружность: касательные, взаимное расположение и степень точки
Вопрос 14Из предыдущих разделовКаков эксцентриситет эллипса ?
Правильный ответ:
Полуоси равны и , а расстояние от центра до каждого фокуса равно ; эксцентриситет равен . Тот, кто получает , разделил полуоси одну на другую, а тот, кто получает , перевернул отношение, которое у эллипса меньше .Повторить: Уравнение эллипса и окружности
Вопрос 15Из предыдущих разделовЕсли и , чему равно ?
Это другой корень, отрицательный: гиперболический косинус чётен и принимает одно и то же значение в и в , а условие выбирает положительный.Это гиперболический синус числа , который получается из тождества ; это не значение .Это значение : не хватает натурального логарифма.При уравнение равносильно , корни которого равны и . Поскольку , имеем , так что и .Повторить: Гиперболические функции
Вопрос 16Из предыдущих разделовЧему равно частное ?
Отдельно разделены друг на друга действительные составляющие и мнимые составляющие; частное двух комплексных чисел вычисляется не покомпонентно, а умножением на число, сопряжённое знаменателю.При раскрытии произведения на сопряжённое взято ; при член равен , а не .Это : умножение выполнено на вместо сопряжённого к нему, и результат не есть частное.Числитель и знаменатель умножаются на сопряжённое число : числитель равен , знаменатель равен , а частное равно . Действительно, .Повторить: Комплексные числа: действия и уравнения
Содержание раздела
С этого раздела начинается курс «Алгебра и геометрия II», который предполагает пройденным курс «Алгебра и геометрия I». Из него он берёт пять вещей, которые здесь используются без повторного доказательства. Первое: действительные числа как полное упорядоченное поле, со свойством Архимеда и плотностью рациональных чисел, которые позволят приводить всякий угол к первому обороту и распространять на все углы то, что доказано для рациональных. Второе: изучение функций (область определения, множество значений, композиция, обратная к биективной функции и преобразования графиков) вместе с таблицами знаков и разложением многочленов на множители. Третье: аналитическая геометрия на плоскости, то есть расстояние, прямая в декартовой и параметрической форме, векторы со скалярным произведением, окружность и конические сечения с их фокусом и директрисой. Четвёртое: показательная, логарифмическая и гиперболические функции, чья параметризация гиперболы предвосхищает параметризацию окружности. Пятое: комплексные числа в алгебраической форме, изображаемые точками плоскости, которые этот раздел подготавливает к записи через модуль и угол.
Однако ни один из этих инструментов не отвечает на очень древний вопрос: каково при данном угле отношение сторон прямоугольного треугольника, содержащего этот угол? Этот раздел отвечает на него, и из ответа рождаются шесть функций действительной переменной, обратные к ним функции, решение всех треугольников и второй способ задавать точки плоскости. Уроки идут в таком порядке.
- Урок Углы и их измерение определяет ориентированные углы, которые измеряют повороты вместе с их направлением и могут превышать полный оборот, формулирует аксиому обхода по длине дуги, на которой держится весь раздел, и определяет с её помощью радианную меру как длину дуги единичной окружности; доказывает формулы дуги и сектора, теорему о вписанном угле и приведение всякого угла к первому обороту, то есть деление с остатком действительных чисел на . Он важен потому, что радиан есть та мера, которая делает простыми все формулы, появляющиеся потом.
- Урок Тригонометрические отношения и единичная окружность определяет синус, косинус и тангенс сначала в прямоугольном треугольнике, доказывая с помощью подобия, что они не зависят от треугольника, а затем для всякого действительного числа, как координаты точки единичной окружности; доказывает основное тригонометрическое тождество, табличные значения и симметрии. Это решающий поворот раздела: он превращает геометрическое отношение в величину, определённую для любого угла.
- Урок Тригонометрические функции и их графики изучает синус, косинус и тангенс как функции, доказывает их наименьшие периоды, строит их графики и доказывает, сравнивая площади, неравенство . С помощью синусоид он даёт модель всех периодических явлений.
- Урок Обратные тригонометрические функции выводит из аксиомы обхода, что косинус и синус строго монотонны на некоторых промежутках, сужает на них функции, определяет арксинус, арккосинус и арктангенс и решает простейшие уравнения в пределах одного оборота. Он позволяет пройти обратный путь: от известного отношения к углу, который его даёт.
- Урок Решение треугольников доказывает формулу площади через две стороны и угол между ними, теорему синусов, теорему косинусов и формулу Герона и разбирает неоднозначный случай. Он распространяет тригонометрию прямоугольного треугольника на все треугольники и измеряет с помощью скалярного произведения угол между двумя векторами.
- Урок Полярные координаты и кривые в полярных координатах задаёт каждую точку её расстоянием до полюса и углом, выводит формулы перехода к декартовым координатам, строит кардиоиды, розы, спирали и улитки и получает полярное уравнение конических сечений с фокусом в полюсе. Он готовит тригонометрическую форму комплексных чисел и описание орбит.
Раздел завершается уроком итоги и задачи, который собирает доказанное, измеряет итоговой проверкой достигнутое по сравнению с входной проверкой этого урока и предлагает десять задач повышенной трудности.
Историческая предыстория
Тригонометрия родилась не как глава алгебры, а как приём астрономии. Чтобы предсказывать положение светил и измерять расстояния, которые нельзя пройти, астрономам нужно было переходить от углов, которые наблюдаются, к длинам, которые вычисляются; а греческая геометрия, умевшая строить фигуры циркулем и линейкой, не давала никакого средства, чтобы вычислить по произвольному углу отношение двух сторон треугольника.
Таблица хорд
Греческая астрономия унаследовала от вавилонской деление окружности на градусов и счёт в шестидесятеричной системе. Около III века до нашей эры Аристарх Самосский оценил геометрическими рассуждениями отношение расстояний до Солнца и до Луны, а Эратосфен измерил окружность Земли по углу, как будет показано в уроке об углах и их измерении. Гиппарху Никейскому, во II веке до нашей эры, приписывается первая таблица хорд: для каждого центрального угла длина хорды, которую он стягивает в окружности фиксированного радиуса. Сохранилась таблица Клавдия Птолемея, который в «Альмагесте», во II веке нашей эры, дал хорды дуг через каждые полградуса в окружности радиуса . Менелай Александрийский ещё около 100 года распространил вычисление на треугольники, начерченные на небесной сфере.
Хорда и синус представляют одну и ту же информацию, записанную двумя способами. Приведённое ниже предложение уточняет это и показывает, почему переход от хорды к синусу был чем-то большим, чем смена названия: синус есть половина хорды двойной дуги, и он является катетом прямоугольного треугольника.
В окружности радиуса с центром пусть есть длина хорды, соединяющей концы и дуги с центральным углом , где . Тогда .
Доказательство
Хорда есть сторона, противолежащая углу в треугольнике с вершинами , и , две другие стороны которого являются радиусами.
Треугольник равнобедренный; перпендикуляр, опущенный из на хорду, пересекает её в середине и делит центральный угол на два равных угла, потому что треугольники с вершинами , , и , , прямоугольные с прямым углом при , имеют равные углы при и при , поскольку треугольник равнобедренный, и имеют общую сторону : по признаку подобия по двум углам они подобны с коэффициентом .
В прямоугольном треугольнике с вершинами , и гипотенуза равна , а катет, противолежащий углу , есть половина хорды; по определению синуса этот катет равен .
Прочитанное в обратную сторону, при , равенство говорит, что синус угла есть половина хорды двойного угла; в окружности радиуса у Птолемея все длины умножаются на .
От половины дуги к синусу
Астрономы Индии, такие как Ариабхата около 500 года, сводили в таблицы непосредственно половину хорды двойной дуги, которую они называли jya, и тем самым поставили в центр вычислений катет прямоугольного треугольника вместо хорды. Слово перешло в арабский язык как jiba, что в письме без гласных смешалось с jaib, «складка» или «пазуха» одежды, а латинские переводчики XII века передали его как sinus, откуда и происходит нынешнее название. Астрономы исламского мира с IX по XI век, в том числе аль-Баттани и Абу-ль-Вафа, добавили таблицы тангенса и котангенса, возникшие из изучения теней солнечных часов; в XIII веке Насир ад-Дин ат-Туси изложил тригонометрию как дисциплину, независимую от астрономии.
Тригонометрия как дисциплина
В Европе Региомонтан около 1464 года написал трактат о треугольниках всех видов, напечатанный в 1533 году, который объединял решение плоских и сферических треугольников; слово тригонометрия, «измерение треугольников», появляется в заглавии сочинения Варфоломея Питиска 1595 года. У теоремы косинусов история длиннее: Евклид во II книге «Начал» уже исправил теорему Пифагора для остроугольных и тупоугольных треугольников с помощью удвоенного прямоугольника, образованного стороной и проекцией другой стороны на неё, что сегодня записывается как с точностью до знака, а в XV веке аль-Каши придал ей форму, пригодную для вычислений. Формула Герона, в свою очередь, содержится в «Метрике» Герона Александрийского, в I веке.
От отношений к функциям
На протяжении веков синус угла был длиной в окружности условного радиуса, в шестьдесят или в несколько миллионов единиц, в зависимости от таблицы. Исчисление бесконечно малых XVII века показало, что формулы упрощаются, если радиус равен , а углы измеряются длиной их дуги, и Леонард Эйлер в Introductio in analysin infinitorum 1748 года рассматривал синус и косинус как функции действительной переменной, определённые на единичной окружности, что и есть точка зрения этого раздела; название радиан для соответствующей единицы измерения возникло во второй половине XIX века. В начале XIX века Жозеф Фурье утверждал в своей аналитической теории тепла, опубликованной в 1822 году, что весьма общую периодическую функцию можно записать в виде суммы синусов и косинусов, и тригонометрические функции стали языком всех периодических явлений.
Полярные координаты
Мысль описывать точку её расстоянием до центра и углом так же стара, как астрономия, и Архимед в III веке до нашей эры определил свою спираль именно так: точка удаляется с постоянной скоростью от центра, в то время как луч, несущий её, вращается с постоянной скоростью. Как система координат полярные координаты, однако, появляются в XVII веке: Бонавентура Кавальери и Грегуар де Сен-Венсан использовали их для изучения спиралей, Исаак Ньютон включил их в число систем, которыми описывал кривые, а Якоб Бернулли применял их в своих работах конца того же века; Эйлер систематизировал их в XVIII веке. Тем временем Иоганн Кеплер опубликовал в 1609 году, что орбита Марса есть эллипс, в одном из фокусов которого находится Солнце, и полярное уравнение конических сечений с фокусом в полюсе, которым завершается этот раздел, есть естественная форма этого закона.
Задача, из которой они родились
Общую для всех этих достижений задачу можно сформулировать так: по некоторым известным углам и длинам фигуры вычислить остальные. Её простейший вид даёт прямоугольный треугольник. В силу подобия отношение двух сторон зависит только от острого угла и поэтому является функцией от ; но эта функция не алгебраическая, она не получается из сложениями, умножениями и извлечением корней, и потому её пришлось сводить в таблицы. Приведённый ниже пример, первая известная попытка измерить Солнечную систему, показывает задачу в чистом виде.
Когда Луна видна точно в фазе четверти, освещённая половина её диска видна сбоку, и Солнце, Луна и Земля образуют треугольник с прямым углом при Луне. Аристарх измерил с Земли угол между направлениями на Луну и на Солнце и получил . Пусть , и обозначают Землю, Луну и Солнце.
Доказательство
Треугольник с вершинами , и прямоугольный с прямым углом при : расстояние от Земли до Солнца есть гипотенуза.
Катет, прилежащий к углу , есть расстояние до Луны; по определению косинуса отношение расстояния до Солнца к расстоянию до Луны зависит только от .
Не имея таблиц косинусов, Аристарх оценил отношение с обеих сторон геометрическими рассуждениями и заключил, что Солнце находится в пределах от до раз дальше Луны. Секанс угла приблизительно равен 19,1, что лежит в его границах.
Метод был верен, но данное было неверным: истинный угол отличается от прямого меньше чем на шестую долю градуса, а истинное отношение близко к . Когда приближается к прямому углу, Солнце неограниченно удаляется вдоль прямой, проходящей через Луну, и ничтожная ошибка в угле даёт огромную ошибку в расстоянии.
Поскольку Солнце и Луна имеют почти одинаковый видимый размер, как показывают полные солнечные затмения, рассуждение Аристарха давало также отношение их диаметров, а вместе с ним вывод, что Солнце гораздо больше Земли. Пример содержит в зародыше весь раздел: отношение сторон, зависящее от угла, необходимость точно знать эту зависимость и наблюдение, что некоторые функции неограниченно растут вблизи отдельных значений угла; это вертикальная асимптота секанса, изучаемая в уроке о тригонометрических функциях и их графиках.
Та же задача встаёт ещё двумя способами, которые дают начало остальным урокам раздела. Первый способ обратный: известно отношение и ищется угол, как когда измеряют уклон дороги и хотят узнать угол её наклона; ответ требует обращать функции, которые не являются инъективными, и в этом состоит задача обратных тригонометрических функций. Второй состоит в описании того, что вращается: планеты вокруг Солнца, колеса, повторяющейся волны. Для этого удобно задавать точки расстоянием до центра и направлением, а не расстояниями до двух осей, и выражать периодическое движение функциями, которые повторяются; так рождаются полярные координаты и синусоиды.
Значение
В оставшихся разделах этого курса раздел 2, который начинается уроком Основные тригонометрические тождества, доказывает формулы синуса и косинуса суммы, решает тригонометрические уравнения в общем виде и с помощью поворота осей классифицирует все уравнения второй степени с двумя переменными. Раздел 3, посвящённый комплексным числам в тригонометрической форме, записывает каждое комплексное число через его модуль и угол, как в уроке о тригонометрической форме комплексного числа, и сводит возведение в степень и извлечение корней к умножению модулей и сложению углов; раздел 4 представляет повороты плоскости матрицами, элементы которых суть синусы и косинусы, в уроке Матрицы как преобразования плоскости; а раздел 5, посвящённый аналитической геометрии в пространстве, измеряет угол между двумя векторами пространства через его косинус в уроке Векторы в пространстве и скалярное произведение и применяет его для вычисления углов между прямыми и плоскостями.
В других курсах сайта неравенство служит отправной точкой для вычисления производной синуса в курсе «Математический анализ I», а длины дуг, площади, ограниченные кривыми в полярных координатах, и тригонометрические подстановки изучаются в курсе «Математический анализ II». Курс «Основы механики» раскладывает силы и скорости на составляющие с помощью синуса и косинуса и изучает движение по окружности через связь между угловой и линейной скоростью. В курсе «Программирование на C++ I» математические библиотеки языка предлагают, помимо синуса, косинуса и арктангенса, функцию двух аргументов, которая возвращает полярный угол точки в пределах от до , с той же поправкой в зависимости от четверти, которая доказывается в этом разделе.
Вне математики тригонометрия является инструментом топографии, навигации и геодезии, которые измеряют местность методом триангуляции; полярные координаты используются в радарах и в системах, определяющих положение объекта по расстоянию и пеленгу; а синусоиды являются языком акустики, переменного тока, телекоммуникаций и обработки сигналов и изображений, которые раскладывают всякий сигнал на простые колебания, следуя идее Фурье.