279 삼각함수의 그래프 (2) 코사인함수: 사인함수의 쌍둥이 동생!

279 삼각함수의 그래프 (2) 코사인함수: 사인함수의 쌍둥이 동생!

279 삼각함수의 그래프 (2) 코사인함수 y = cos x: 사인함수의 쌍둥이 동생! 👯

⭐ 핵심만정리

두 번째 삼각함수 그래프, 코사인함수 y = cos x의 특징을 알아봐요! 사인함수와 아주 비슷한, 하지만 살짝 다른 매력이 있답니다! 🤔

  • 정의역: x값은 어떤 실수든 가능해요! 즉, 실수 전체의 집합.
  • 치역: y값은 -1과 1 사이를 벗어날 수 없어요! 즉, {y | -1 ≤ y ≤ 1}.
    • 최댓값: 1
    • 최솟값: -1
  • 주기: 사인함수처럼 똑같은 모양이 (또는 360°) 마다 반복돼요! 즉, 주기가 인 주기함수예요. (cos(x + 2nπ) = cos x, n은 정수)
  • 대칭성: 그래프가 y축에 대하여 대칭이에요 (우함수). (cos(-x) = cos x)
  • 사인함수와의 관계: y = cos x 그래프는 y = sin x 그래프를 x축 방향으로 -π/2만큼 평행이동한 것과 같아요! (즉, cos x = sin(x + π/2))

코사인함수 그래프도 사인함수처럼 부드러운 물결 모양이지만, 시작하는 지점이 다르답니다! 🌊


📚 개념정리

안녕, 그래프 탐험가 친구들! 🧭 오늘은 삼각함수의 두 번째 주자, ‘코사인함수’ y = cos x 에 대해 알아볼 거예요. 코사인함수는 사인함수와 아주 닮은꼴이라서, 사인함수를 잘 이해했다면 코사인함수도 금방 친해질 수 있을 거예요! 😊

코사인함수 그래프는 어떻게 생겼을까? 🎨

코사인함수 y = cos x의 그래프도 사인함수처럼 각 x (라디안 값!)에 대한 cos x 값을 좌표평면에 점으로 찍어서 연결하면 돼요.
단위 원(반지름이 1인 원) 위의 점 P(x, y)에 대해 cos θ = x/r = x/1 = x 라고 했던 것 기억나죠? 즉, 단위 원에서 동경이 나타내는 각 θ에 대한 x좌표가 바로 cos θ 값이 되는 거예요!

단위 원과 cos x 그래프
(단위 원의 점 P의 x좌표가
cos x 그래프의 y값이 됨을 보여주는 그림)

x가 0에서 (360°)까지 변할 때, cos x 값은 다음과 같이 변해요.

  • x=0일 때 cos 0 = 1 (시작 지점이 달라요!)
  • x=π/2 (90°)일 때 cos(π/2) = 0
  • x=π (180°)일 때 cos π = -1 (최솟값!)
  • x=3π/2 (270°)일 때 cos(3π/2) = 0
  • x=2π (360°)일 때 cos 2π = 1 (다시 최댓값으로!)

이 점들을 부드럽게 연결하면, 사인함수와 똑같은 물결 모양의 곡선이 나타나지만, 시작하는 지점과 봉우리, 골짜기의 위치가 살짝 다르답니다!

y = cos x 그래프 (0부터 2π까지 한 주기)
(물결 모양, (0,1)에서 시작, 최댓값 1, 최솟값 -1)

코사인함수 y = cos x의 중요한 성질들! 📜

  1. 정의역은 실수 전체의 집합이에요.
    x에는 어떤 실수 각이든 올 수 있답니다.
  2. 치역은 {y | -1 ≤ y ≤ 1}이에요.
    코사인 값도 사인 값처럼 아무리 커도 1, 아무리 작아도 -1을 벗어날 수 없어요.
    • 최댓값: 1
    • 최솟값: -1
  3. 주기가 인 주기함수예요.
    사인함수와 마찬가지로 그래프의 모양이 (360°) 간격으로 똑같이 반복된답니다! 수학적으로 표현하면 모든 실수 x에 대하여 cos(x + 2nπ) = cos x (단, n은 정수) 와 같아요.
  4. y축에 대하여 대칭인 그래프예요 (우함수).
    그래프를 y축을 기준으로 접으면 양쪽이 정확히 포개진답니다! 이것은 cos(-x) = cos x 라는 아주 중요한 성질로 나타낼 수 있어요. (사인함수는 원점 대칭이었죠? 코사인함수는 y축 대칭!)

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✅ 개념확인

✏️ 문제: 코사인함수 y = cos x의 그래프에 대한 다음 설명 중 옳은 것은?

① 최솟값은 0이다.

② 주기는 π이다.

③ 그래프는 점 (π/2, 1)을 지난다.

④ 그래프는 원점에 대하여 대칭이다.

⑤ 치역은 {y | -1 ≤ y ≤ 1}이다.

💡 풀이:

코사인함수의 성질을 하나씩 살펴봅시다!

  • ① 최솟값은 0이다. (옳지 않음! 코사인함수의 최솟값은 -1이에요.)
  • ② 주기는 π이다. (옳지 않음! 코사인함수의 주기는 예요.)
  • ③ 그래프는 점 (π/2, 1)을 지난다. (옳지 않음! cos(π/2) = 0이므로 점 (π/2, 0)을 지나요.)
  • ④ 그래프는 원점에 대하여 대칭이다. (옳지 않음! 코사인함수 그래프는 y축에 대하여 대칭이에요. 원점 대칭인 것은 사인함수죠!)
  • ⑤ 치역은 {y | -1 ≤ y ≤ 1}이다. (옳음!)

따라서 옳은 것은 ⑤번 입니다! 😄

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💡 참고

사인함수 그래프와 코사인함수 그래프는 정말 닮은꼴 친구예요! 🤝

실제로 y = cos x의 그래프는 y = sin x의 그래프를 x축의 방향으로 -π/2만큼 평행이동하면 정확히 겹쳐진답니다! 이것은 나중에 배울 삼각함수의 성질 중 하나인 cos x = sin(x + π/2)와도 관련이 있어요. (사인 그래프를 왼쪽으로 π/2만큼 옮기면 코사인 그래프가 되는 거죠!)

그래서 사인함수의 성질을 잘 이해하고 있다면, 코사인함수의 성질도 평행이동 관점에서 쉽게 유추해볼 수 있답니다. 두 함수의 그래프 모양이 왜 그렇게 그려지는지 단위 원과 연결해서 생각해보면 더욱 재미있을 거예요! 😉


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