Aufgabenbeispiele von Bogenmaß

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Winkel im Bogenmaß angeben

Beispiel:

Gib den Winkel α = 195° im Bogenmaß x an.

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

195° sind aber nur ein 195° 360° Kreis, also ist die gesuchte Bogenlänge x zu 195° auch nur 195° 360° ⋅ 2π = 195 180 ⋅ π.

Jetzt müssen wir nur noch kürzen:

x = 195° 180° ⋅π = 39 36 ⋅π = 13 12 ⋅π

vom Bogenmaß ins Gradmaß

Beispiel:

Gib den Winkel x = 1 2 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°.

1 2 π entspricht also dem Gradmaß 1 2 ⋅180° = 90°

vom Bogenmaß ins Gradmaß (WTR)

Beispiel:

Gib den Winkel x = 1.4 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°.

1.4 = 1.4 π ⋅π entspricht also dem Gradmaß 1.4 π ⋅180° ≈ 80.2°

sin, cos Einheitskreis (Bogenmaß)

Beispiel:

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Bestimme näherungsweise sin( - 4 5 π ).

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

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- 4 5 π bedeutet - 2 5 eines Kreises, also - 2 5 von 360° = -144°.

Bei negativen Winkel muss man einfach in die andere Richtung, also im Urzeigersinn, im Einheitskreis vorgehen. Dabei landet man dann natürlich wieder an der gleichen Stelle wie bei -144° + 360° = 216°

Am Einheitskreis kann man den Wert für sin( - 4 5 π ) bzw. für sin(-144°) ablesen:

sin( - 4 5 π ) bzw. sin(-144°) 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( - 4 5 π °) ≈ -0.59

gleiche sin- oder cos-Werte (Bogenmaß)

Beispiel:

Gib die beiden Winkel zwischen 0 und 2π an, die den gleichen Sinuswert haben wie x = 23 6 π.

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Zuerst suchen wir den Winkel zwischem 0 und 2π, der im Einheitskreis an der selben Stelle steht wie 23 6 π. Dazu subtrahieren wir einfach 2π (= 12 6 π) vom gegebenen Winkel: 23 6 π - 12 6 π = 11 6 π.

Somit gilt x1 = 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 Sinus-Werten symmetrisch bezüglich der y-Achse liegen, so dass man also x2 einfach als x2 = π - x1, also π - 11 6 π = - 5 6 π 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 = 11 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 23 6 π als 23 6 ⋅ 180° = 690° ins Gradmaß um und subtrahieren 360° um den Winkel zwischem 0° und 360° zu bekommen. Es gilt also = 330°.

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Man erkennt am Schaubild rechts, dass die beiden Winkel mit dem gleichen Sinuswert (grüner senkrechter Strich) symmetrisch zur y-Achse liegen.

Wenn wir jetzt den (braunen) Ausgangswinkel 330° als negativen Winkel 330° -360° = -30° sehen, (also im Uhrzeigersinn unten rum), dann sehen wir, dass sich der gespiegelte (pinke) Winkel - im Uhrzeigersinn unten rum - mit dem Ausgangswinkel zu 180° ergänzt. Wir können also hier einfach -180°- den gegebenen Winkel rechnen, um auf den Winkel mit dem gleichen Sinuswert zu kommen: hier also

β = -180° - (-30°) = -150°

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 = 11 6 π und x2 = 7 6 π

einfache trigonometrische Gleichungen

Beispiel:

Bestimme alle Lösungen innerhalb einer Periode [0;2π).
cos( x ) = 0,4

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cos( x ) = 0,4 |cos-1(⋅)

Der WTR liefert nun als Wert 1.1592794807274

1. Fall:

x1 = 1,159

Am Einheitskreis erkennen wir, dass die Gleichung cos( x ) = 0,4 noch eine weitere Lösung hat. (die senkrechte turkise Gerade x=0.4 schneidet den Einheitskreis in einem zweiten Punkt).

Am Einheitskreis erkennen wir auch, dass die andere Lösung einfach (nach unten gespiegelt) bei - 1,159
bzw. bei - 1,159 +2π= 5,124 liegen muss.

2. Fall:

x2 = 5,124

L={ 1,159 ; 5,124 }