DmitryЯ конечно не специалист, но как бы стал делять я:
Есть график - значит надо понимать есть двумерный массив точек (x;y).
Во-первых, точно определить по нему не удастся в любом случае, поскольку количество точек конечное. И даже что происходит с функцией между двумя соседними точками неизвестно. Т.е. определить можно будет только с определенной погрешностью.
1) под "любой" синусоидой понимаем y=A*sin(k*x+b)+M?
2) Найти минимум YMin и максимум YMax функции. Вообще говоря любой максимум и минимум но чтобы между ними не было других минимумов и максимумов. В идеальном графике максимумы у синусоиды все одинаковые (минимумы тоже), в реальном могут отличаются на допустимую погрешность, т.е. в массиве может просто не быть точке настоящего максимума, а только точка близкая к нему. Также запомнить значение аргумента функции при котором имеем эти минимум и максимум Xmin и Xmax.
2)Разницу между минимумом и максимумом делим пополам и получаем амплитуду A=(YMax-YMin)/2.
3) M=YMax-A
4) Период синусоиды получим как T=2*abs(XMax-XMin); соответственно k=T/(2*pi)
5) b=pi/2-Xmax

Теперь получены все параметры - A, k, b, M. Подставляем их в исходную формулу и получаем формулу конкретной синусоиды. проверяешь подходят ли остальные точки графика под эту формулу. Если да - значит синусоида; нет - значит нет
Вроде так :-)

идея, реально правда массив одномерный :)
и график может и не быть синусоидой, но этот подход можно использовать для построение шаблона и вычисления коэф. корреляции с исходным графиком.