Aufgabenbeispiele von Bogenmaß

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Winkel im Bogenmaß angeben

Beispiel:

Gib den Winkel α = 330° im Bogenmaß x an.

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Die Bogenlänge eines vollen Einheitskreises beträgt 2π⋅r, also 2π⋅1 = 2π und entschpricht somit 360°.

330° sind aber nur ein 330° 360° Kreis, also ist die gesuchte Bogenlänge x zu 330° auch nur 330° 360° ⋅ 2π = 330 180 ⋅ π.

Jetzt müssen wir nur noch kürzen:

x = 330° 180° ⋅π = 11 6 ⋅π

vom Bogenmaß ins Gradmaß

Beispiel:

Gib den Winkel x = 3 2 π im Gradmaß α an.

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Die Bogenlänge eines vollen Einheitskreises beträgt 2π⋅r, also 2π⋅1 = 2π und entschpricht somit 360°.

Somit entspricht die Bogenlänge π dem Gradmaß 180°.

3 2 π entspricht also dem Gradmaß 3 2 ⋅180° = 270°

vom Bogenmaß ins Gradmaß (WTR)

Beispiel:

Gib den Winkel x = 0.8 im Gradmaß α an.

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Die Bogenlänge eines vollen Einheitskreises beträgt 2π⋅r, also 2π⋅1 = 2π und entschpricht somit 360°.

Somit entspricht die Bogenlänge π ≈ 3,14 dem Gradmaß 180°.

0.8 = 0.8 π ⋅π entspricht also dem Gradmaß 0.8 π ⋅180° ≈ 45.8°

sin, cos Einheitskreis (Bogenmaß)

Beispiel:

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Bestimme näherungsweise sin( 3 2 π ).

Auf dem Einheitskreis rechts kann man mit der Maus (Finger) Winkel einzeichen

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3 2 π bedeutet 3 4 eines Kreises, also 3 4 von 360° = 270°.

Am Einheitskreis kann man den Wert für sin( 3 2 π ) bzw. für sin(270°) ablesen:

sin( 3 2 π ) bzw. sin(270°) ist der y-Wert des Schnittpunktes der roten Geraden mit dem (blauen) Einheitskreis, also die Länge der grünen Strecke.
Am besten ablesen kann man diesen Wert, wenn man die (orange) waagrechte Linie zur y-Aches verfolgt:

sin( 3 2 π °) ≈ -1

gleiche sin- oder cos-Werte (Bogenmaß)

Beispiel:

Gib die beiden Winkel zwischen 0 und 2π an, die den gleichen Kosinuswert haben wie x = 31 12 π.

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canvas

Zuerst suchen wir den Winkel zwischem 0 und 2π, der im Einheitskreis an der selben Stelle steht wie 31 12 π. Dazu subtrahieren wir einfach 2π (= 24 12 π) vom gegebenen Winkel: 31 12 π - 24 12 π = 7 12 π.

Somit gilt x1 = 7 12 π.

Die andere Stelle muss nun an einer anderen Stelle im Einheitskreis liegen.

Wie beim Gradmaß erkennt man auch hier, dass die beiden Winkel mit gleichen Kosinuns-Werten symmetrisch bezüglich der x-Achse liegen, so dass man also x2 einfach als x2 = - x1 berechnen kann.

Weil ja aber auch der zweite Winkel zwischen 0 und 2π liegen muss, nehmen wir statt - 7 12 π einfach - 7 12 π + 2 π = 17 12 π für x2.

Somit gilt: x1 = 7 12 π und x2 = 17 12 π und

Theoreitsch kann man aber auch den Umweg über das Gradmaß gehen.
Dazu rechnet man dann zuerst mal den Winkel 31 12 π als 31 12 ⋅ 180° = 465° ins Gradmaß um und subtrahieren 360° um den Winkel zwischem 0° und 360° zu bekommen. Es gilt also = 105°.

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Man erkennt am Schaubild rechts, dass die beiden Winkel mit dem gleichen Kosinuswert (oranger waagrechter Strich) symmetrisch zur x-Achse liegen.

Wenn man also den (braunen) Ausgangswinkel 105° an der x-Achse spiegelt, erhält man doch einfach den negativen Winkel -105°, also eben in die falsche Richtung gedreht: mit dem Uhrzeiger und unten rum.

Da wir ja aber einen positiven Winkel suchen, müssen wir eben wieder eine volle Umdrehung draufaddieren:

β = -105° + 360° = 255°

Wenn man nun α und β wieder ins Bogenmaß umrechnet, erhält man die beiden Lösungen: x1 = 7 12 π und x2 = 17 12 π

einfache trigonometrische Gleichungen

Beispiel:

Bestimme alle Lösungen innerhalb einer Periode [0;2π).
cos( x ) = 0,95

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cos( x ) = 0,95 |cos-1(⋅)

Der WTR liefert nun als Wert 0.31756042929152

1. Fall:

x1 = 0,318

Am Einheitskreis erkennen wir, dass die Gleichung cos( x ) = 0,95 noch eine weitere Lösung hat. (die senkrechte turkise Gerade x=0.95 schneidet den Einheitskreis in einem zweiten Punkt).

Am Einheitskreis erkennen wir auch, dass die andere Lösung einfach (nach unten gespiegelt) bei - 0,318
bzw. bei - 0,318 +2π= 5,966 liegen muss.

2. Fall:

x2 = 5,966

L={ 0,318 ; 5,966 }