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Winkel im Bogenmaß angeben

Beispiel:

Gib den Winkel α = 15° im Bogenmaß x an.

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

15° sind aber nur ein $\frac{15°}{360°}$ Kreis, also ist die gesuchte Bogenlänge x zu 15° auch nur $\frac{15°}{360°}$ ⋅ 2π = $\frac{15}{180}$ ⋅ π.

Jetzt müssen wir nur noch kürzen:

x = $\frac{15°}{180°}$ ⋅π = $\frac{3}{36}$ ⋅π = $\frac{1}{12}$ ⋅π

vom Bogenmaß ins Gradmaß

Beispiel:

Gib den Winkel x = $\frac{5}{2}$ 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°.

$\frac{5}{2}$ π entspricht also dem Gradmaß $\frac{5}{2}$ ⋅180° = 450°

vom Bogenmaß ins Gradmaß (WTR)

Beispiel:

Gib den Winkel x = 5 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°.

5 = $\frac{5}{π}$ ⋅π entspricht also dem Gradmaß $\frac{5}{π}$ ⋅180° ≈ 286.5°

sin, cos Einheitskreis (Bogenmaß)

Beispiel:

Bestimme näherungsweise sin( $\frac{3}{2} π$ ).

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

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$\frac{3}{2} π$ bedeutet $\frac{3}{4}$ eines Kreises, also $\frac{3}{4}$ von 360° = 270°.

Am Einheitskreis kann man den Wert für sin( $\frac{3}{2} π$ ) bzw. für sin(270°) ablesen:

sin( $\frac{3}{2} π$ ) 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( $\frac{3}{2} π$ °) ≈ -1

gleiche sin- oder cos-Werte (Bogenmaß)

Beispiel:

Gib die beiden Winkel zwischen 0 und 2π an, die den gleichen Kosinuswert haben wie x = $- \frac{1}{6}$ π.

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Zuerst suchen wir den Winkel zwischem 0 und 2π, der im Einheitskreis an der selben Stelle steht wie $- \frac{1}{6}$ π. Dazu addieren wir einfach 2π (= $\frac{12}{6}$ π) zum gegebenen Winkel: $- \frac{1}{6}$ π + $\frac{12}{6}$ π = $\frac{11}{6}$ π.

Somit gilt x₁ = $\frac{11}{6}$ 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 $- \frac{11}{6}$ π einfach $- \frac{11}{6}$ π + 2 π = $\frac{1}{6}$ π für x₂.

Somit gilt: x₁ = $\frac{11}{6}$ π und x₂ = $\frac{1}{6}$ π und

Theoreitsch kann man aber auch den Umweg über das Gradmaß gehen.
Dazu rechnet man dann zuerst mal den Winkel $- \frac{1}{6}$ π als $- \frac{1}{6}$ ⋅ 180° = -30° ins Gradmaß um und addieren 360° um den Winkel zwischem 0° und 360° zu bekommen. Es gilt also = 330°.

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 330° an der x-Achse spiegelt, erhält man doch einfach den negativen Winkel -330°, 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 = -330° + 360° = 30°

Wenn man nun α und β wieder ins Bogenmaß umrechnet, erhält man die beiden Lösungen: x₁ = $\frac{11}{6}$ π und x₂ = $\frac{1}{6}$ π

einfache trigonometrische Gleichungen

Beispiel:

Bestimme alle Lösungen innerhalb einer Periode [0;2π).
$\sin (x)$ = $- 0,4$

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\sin (x)

=

- 0,4

|sin^-1(⋅)

Der WTR liefert nun als Wert -0.41151684606749

Weil dieser Wert negativ ist und wir aber Lösungen aus dem Intervall [0;6.2831853071796) suchen, addieren wir einfach noch 2π dazu und erhalten so $5,872$

1. Fall:

x₁

=

5,872

Am Einheitskreis erkennen wir, dass die Gleichung $\sin (x)$ = $- 0,4$ noch eine weitere Lösung hat. (die waagrechte grüne Gerade y=-0.4 schneidet den Einheitskreis in einem zweiten Punkt).

Am Einheitskreis erkennen wir auch, dass die andere Lösung an der y-Achse gespiegelt liegt, also π - $5,872$ =-2.7304 bzw. bei -2.7304+2π= $3,553$ liegen muss.

2. Fall:

x₂

=

3,553

L={ $3,553$ ; $5,872$ }

Aufgabentypen anhand von Beispielen durchstöbern

Winkel im Bogenmaß angeben

vom Bogenmaß ins Gradmaß

vom Bogenmaß ins Gradmaß (WTR)

sin, cos Einheitskreis (Bogenmaß)

gleiche sin- oder cos-Werte (Bogenmaß)

einfache trigonometrische Gleichungen