Aufgabenbeispiele von Bogenmaß/Funktionen
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sin, cos Einheitskreis (Bogenmaß)
Beispiel:

Bestimme näherungsweise cos( ).
Auf dem Einheitskreis rechts kann man mit der Maus (Finger) Winkel einzeichen
bedeutet eines Kreises, also von 360° = 36°.
Am Einheitskreis kann man den Wert für cos( ) bzw. für cos(36°) ablesen:
cos
) bzw. cos(36°) ist der x-Wert des Schnittpunktes der roten Geraden mit dem (blauen) Einheitskreis, also die Länge der orangen Strecke.
Am besten ablesen kann man diesen Wert, wenn man die (grüne) senkrechte Linie zur x-Aches verfolgt:
cos( °) ≈ 0.81
Winkel im Bogenmaß angeben
Beispiel:
Gib den Winkel α = -180° im Bogenmaß x an.
Die Bogenlänge eines vollen Einheitskreises beträgt 2π⋅r, also 2π⋅1 = 2π und entschpricht somit 360°.
-180° sind aber nur ein Kreis, also ist die gesuchte Bogenlänge x zu -180° auch nur ⋅ 2π = ⋅ π.
Jetzt müssen wir nur noch kürzen:
x = ⋅π = ⋅π = ⋅π
vom Bogenmaß ins Gradmaß
Beispiel:
Gib den Winkel x = π im Gradmaß α an.
Die Bogenlänge eines vollen Einheitskreises beträgt 2π⋅r, also 2π⋅1 = 2π und entschpricht somit 360°.
Somit entspricht die Bogenlänge π dem Gradmaß 180°.
π entspricht also dem Gradmaß ⋅180° = 450°
Amplitude und Periode bestimmen
Beispiel:
Bestimme Amplitude und Periode der Funktion f mit .
Die Amplitude kann man sehr einfach als |a| bei a sin(b(x-c))+d ablesen, also ist die Amplitude A=5
Das b der allgemeinen Sinusfunktion a sin(b(x-c))+d ist in unserem Fall b=. Mit der
Periodenformel gilt dann für die Periode p==,
also p=
einfache Sinusbestimmung
Beispiel:
Die Original-Sinusfunktion f(x)=sin(x) ist in der Abbildung rechts in blau eingezeichnet.
Man sieht schnell, dass der Graph der gesuchten Funktion um 1 Einheit(en) in y-Richtung verschoben wurde. Also muss der gesuchte Term
sin(x-c)
Außerdem sieht man, dass der aufsteigende Wendepunkt (der ja bei sin(x) im Ursprung ist) hier um 1 Einheit(en) nach rechts verschoben ist. wir können also c=-1 einsetzen und erhalten so den gesuchten Term:
allg. Sinusfunktion aus Schaubild
Beispiel:
Die Original-Sinusfunktion f(x)=sin(x) ist in der Abbildung rechts in blau eingezeichnet.
- Zuerst suchen wir eine aufsteigende Wendestelle, die genau auf einem 'Kästchen-Kreuzchen' liegt. Das wäre hier im Punkt P(3|1). Da bei sin(x) diese aufsteigende Wendestelle im Ursprung liegt, bedeutet das, dass der abgebildete Graph um 3 Einheit(en) nach rechts und um 1 Einheit(en) in y-Richtung verschoben wurde.
- Wir kennen nun von der allgemeinen Sinusfunktion f(x)=a⋅sin(b(x-c))+d die Parameter c=3 und
d=1, also f(x)= f(x)=a⋅sin(b(x
- 3 ))+ 1 - Da der y-Unterschied zwischen den Hochpunkten bei y=4 und den Tiefpunkten bei y=-2 gerade 6 beträgt, können wir einfach die Amplitude a=3 bestimmen.
- Bleibt noch der am schwierigsten zu bestimmende Parameter b. Diesen ermitteln wir über die Periode. Dazu schauen wir ausgehend von unserer steigenden
Wendestelle im Punkt P(3|1) den Abstand zur fallenden Wendestelle (halbe Periode) oder zur nächsten steigenden Wendestelle an. Man erkennt gut, dass dieser Abstand ganzzahlig ist, nämlich gerade 1.5 zwischen steigender und fallender Wendestelle bzw. 3 zwischen zwei
steigenden Wendestellen. Eine Periode ist somit 3. Wir stellen die Periodenformel p=
2π b 2π p 2π 3 2 3 π
Der gesuchte Funktionsterm ist also
trigon. Anwendungsaufgabe
Beispiel:
An einem bestimmten Ort kann die Zeit (in h) zwischen Sonnenaufgang und Sonnenuntergang t Tage nach Beobachtungsbeginn näherungsweise durch die Funktion f mit
- Wie viele Tage nach Beobachtungsbeginn ist der Tag am längsten?
- Bestimme die kürzeste Zeit zwischen Sonnenaufgang und Sonnenuntergang (in h)
Aus dem Funktionsterm können wir den Faktor b =
Somit gilt für die Periodenlänge: p =
- t-Wert des Maximums (HP)
Gesucht ist die Stelle mit dem höchsten Funktionswert, also der x- bzw- t-Wert des Hochpunkts. Dieser ist bei einer Sinusfunktion immer nach einer Viertel Periode (im Einheitskreis ist man nach einer Viertel-Umdrehung ganz oben bei y=1), hier also nach 91.5 d.
Die Sinusfunktion ist aber auch noch um 10 nach rechts verschoben, d.h. sie startet auch erst bei t = 10 d mit ihrer Periode. Somit erreicht sie ihren Hochpunkt nach 91.5 + 10 d = 101.5 d. Die Lösung ist also: 101.5 d.
- y-Wert des Minimums (TP)
Gesucht ist der tiefste Funktionswert. Aus dem Term kann man eine Verschiebung der Sinusfunktion um d = 12 nach oben und eine Amplitude von a = 3.5 erkennen, d.h. f schwingt um maximal 3.5 um 12. Somit ist der tiefste Wert bei 12 h - 3.5 h = 8.5 h.