Aufgabenbeispiele von Bogenmaß

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Winkel im Bogenmaß angeben

Beispiel:

Gib den Winkel α = 30° im Bogenmaß x an.

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

30° sind aber nur ein 30° 360° Kreis, also ist die gesuchte Bogenlänge x zu 30° auch nur 30° 360° ⋅ 2π = 30 180 ⋅ π.

Jetzt müssen wir nur noch kürzen:

x = 30° 180° ⋅π = 1 6 ⋅π

vom Bogenmaß ins Gradmaß

Beispiel:

Gib den Winkel x = 7 6 π im Gradnmaß 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°.

7 6 π entspricht also dem Gradmaß 7 6 ⋅180° = 210°

vom Bogenmaß ins Gradmaß (WTR)

Beispiel:

Gib den Winkel x = 0.7 im Gradnmaß 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°.

0.7 = 0.7 π ⋅π entspricht also dem Gradmaß 0.7 π ⋅180° ≈ 40.1°

sin, cos Einheitskreis (Bogenmaß)

Beispiel:

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Bestimme näherungsweise sin( 5 2 π ).

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

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5 2 π bedeutet 5 4 eines Kreises, also 5 4 von 360° = 450°.

Da dieser Winkel > 2π ist, kann man diesen einfach als 450° = 90° + 360° schreiben kann. Das bedeutet, dass man bei 450° wieder an der gleichen Stelle im Einheitskreis ist wie bei 90°.

Am Einheitskreis kann man den Wert für sin( 5 2 π ) bzw. für sin(450°) ablesen:

sin( 5 2 π ) bzw. sin(450°) 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( 5 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 = - 7 6 π.

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Zuerst suchen wir den Winkel zwischem 0 und 2π, der im Einheitskreis an der selben Stelle steht wie - 7 6 π. Dazu addieren wir einfach 2π (= 12 6 π) zum gegebenen Winkel: - 7 6 π + 12 6 π = 5 6 π.

Somit gilt x1 = 5 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 - 5 6 π einfach - 5 6 π + 2 π = 7 6 π für x2.

Somit gilt: x1 = 5 6 π und x2 = 7 6 π und

Theoreitsch kann man aber auch den Umweg über das Gradmaß gehen.
Dazu rechnet man dann zuerst mal den Winkel - 7 6 π als - 7 6 ⋅ 180° = -210° ins Gradmaß um und addieren 360° um den Winkel zwischem 0° und 360° zu bekommen. Es gilt also = 150°.

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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 150° an der x-Achse spiegelt, erhält man doch einfach den negativen Winkel -150°, 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 = -150° + 360° = 210°

Wenn man nun α und β wieder ins Bogenmaß umrechnet, erhält man die beiden Lösungen: x1 = 5 6 π und x2 = 7 6 π

einfache trigonometrische Gleichungen

Beispiel:

Bestimme alle Lösungen innerhalb einer Periode [0;2π).
sin( x ) = 0,7

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sin( x ) = 0,7 |sin-1(⋅)

Der WTR liefert nun als Wert 0.77539749661075

1. Fall:

x1 = 0,775

Am Einheitskreis erkennen wir, dass die Gleichung sin( x ) = 0,7 noch eine weitere Lösung hat. (die waagrechte grüne Gerade y=0.7 schneidet den Einheitskreis in einem zweiten Punkt).

Am Einheitskreis erkennen wir auch, dass die andere Lösung an der y-Achse gespiegelt liegt, also π - 0,775 = 2,366 liegen muss.

2. Fall:

x2 = 2,366

L={ 0,775 ; 2,366 }