Кіріспе
Синусоидты толқын (символ: ∿) – толқын пішіні (формасы) тригонометриялық синус функциясы болып табылатын периодтық толқын. Механикада, уақыт бойынша сызықтық қозғалыс ретінде, бұл қарапайым гармониялық қозғалыс; ал айналу ретінде – біркелкі дөңгелек қозғалысқа сәйкес келеді. Синусоидты толқындар физикада жиі кездеседі, оның ішінде жел толқындары, дыбыс толқындары және монохроматты сәулелену сияқты жарық толқындары да бар. Инженерлік, сигналдарды өңдеу және математика салаларында Фурье анализі, кез келген функцияны әртүрлі жиіліктері, фазалары мен амплитудалары бар синусоидты толқындардың қосындысы ретінде жіктейді. Егер бірдей жиілікке ие (бірақ кез келген фазалы) екі синусоидты толқын сызықты түрде біріктірілсе, нәтижесінде сол жиіліктегі тағы бір синусоидты толқын пайда болады; бұл қасиет периодтық толқындардың арасында ерекше. Керісінше, егер бір фаза нөлдік нүкте ретінде таңдалса, кез келген фазалы синусоидты толқынды нөлдік және төрттен бір циклдік фазалары бар екі синусоидты толқынның сызықтық комбинациясы түрінде жазуға болады, сәйкесінше синус және косинус компоненттері.
A sine wave, sinusoidal wave, or sinusoid (symbol: ∿) is a periodic wave whose waveform (shape) is the trigonometric sine function. In mechanics, as a linear motion over time, this is simple harmonic motion; as rotation, it corresponds to uniform circular motion. Sine waves occur often in physics, including wind waves, sound waves, and light waves, such as monochromatic radiation. In engineering, signal processing, and mathematics, Fourier analysis decomposes general functions into a sum of sine waves of various frequencies, relative phases, and magnitudes. When any two sine waves of the same frequency (but arbitrary phase) are linearly combined, the result is another sine wave of the same frequency; this property is unique among periodic waves. Conversely, if some phase is chosen as a zero reference, a sine wave of arbitrary phase can be written as the linear combination of two sine waves with phases of zero and a quarter cycle, the sine and cosine components, respectively.
Аудио мысал
Синустық толқын бір ғана жиілікті көрсетеді, гармоникалары жоқ және акустикалық таза дыбыс деп есептеледі. Әртүрлі жиіліктегі синустық толқындарды қосу нәтижесінде басқа толқын формасы пайда болады. Негізгі жиіліктен өзге жоғары гармоникалардың болуы тембрдің өзгеруіне себеп болады, соның салдарынан бірдей музыкалық дыбыс әртүрлі аспаптарда әртүрлі естіледі.
Тұрақты толқындар
Екі амплитудасы мен жиілігі бірдей толқын қарама-қарсы бағытта қозғалып, біріккенде, тұрқыма толқын пайда болады. Тартылған іште, біріккен толқындар – ішектің бекітілген ұштарынан кері шағылысқан толқындар. Ішектің резонанстық жиіліктері – ішектің құра алатын жалғыз тұрқыма толқындары, олар тек ішектің ұзындығынан екі есе ұзын толқын ұзындығында (негізгі жиілікке сәйкес) және оның бүтін сандық бөлігінде (жоғары гармоникаларға сәйкес) ғана пайда болады.
Көптеген кеңістіктік өлшемдер
Алдыңғы теңдеу бір түзу бойымен белгілі бір уақыттағы толқынның ығысуын көрсетеді. Мысалы, бұл сымдағы толқынның мәні ретінде қарастырылуы мүмкін. Екі немесе үш кеңістік өлшемде, егер координатасы және толқын саны вектор ретінде түсіндірілсе, ал олардың көбейтіндісі скалярлық көбейтінді ретінде қарастырылса, дәл сол теңдеу қозғалатын жазық толқынды сипаттайды. Тас тасталғаннан кейін тоғандағы су толқынының биіктігі сияқты күрделі толқындар үшін одан да күрделі теңдеулер қажет.
Фурье талдауы
Француз математигі Жозеф Фурье синусоидты толқындарды кез келген периодтық толқын формасын, тіпті тіктөртбұрышты толқындарды да жуықтау үшін қарапайым құрылыс блоктары ретінде қосуға болатынын ашты. Бұл Фурье қатарлары сигналдарды өңдеуде және уақыт қатарларының статистикалық талдауында жиі қолданылады. Фурье түрлендіруі кейіннен Фурье қатарларын жалпы функцияларды өңдеу үшін кеңейтті және Фурье анализі саласын құрды.