Chapter 1 Studifinder - 1.7 Trigonometrie - Trigonometrie am Einheitskreis
Inhalte kompakt
Satz 1: Bemerkungsatz_1
Die Zuordnung von einem beliebigen Winkel zu den Werten und lässt sich auch als Funktion definieren.
Da man alle Winkel durch reelle Zahlen angeben kann, die man als Maß des Winkels auffasst (z. B. steht für ), und für die Werte von Sinus und Cosinus alle Zahlen zwischen und einschließlich infrage kommen, ist die Definitionsmenge jeweils und die Wertemenge jeweils .
Man erhält also die beiden Funktionen
Info 1info_1
Es gilt für beliebige Winkel und :
Die Sinus- und die Cosinusfunktion sind somit beide periodisch mit Periode .
Definition 1definition_1
Für beliebige Winkel versteht man unter den Wert der -Koordinate des Punktes am Einheitskreis und unter den Wert der -Koordinate des Punktes am Einheitskreis.
Definition 2definition_2
Die Zuordnungen von einem beliebigen Winkel im Gradmaß, der einer reellen Zahl entspricht, zu den Werten und lassen sich als Funktionen auffassen. Ihre Definitionsmengen sind jeweils ganz , wobei man eine reelle Zahl dabei als den Wert des Winkels auffasst. Da Sinus und Cosinus nur Werte zwischen und einschließlich annehmen können, sind die Wertemengen . Man erhält also die beiden Funktionen
und
die jedem die Werte und zuordnen.
Oft schreibt man im Argument von und das Gradzeichen aber explizit hin (z. B. ), nämlich insbesondere wenn man verdeutlichen möchte, dass die Winkel in Grad angegeben sind. In diesem Kapitel lernen Sie nämlich auch noch die Angabe von Winkeln im sogenannten Bogenmaß kennen, welches neben dem Gradmaß, das hier bisher verwendet wurde, eine weitere Möglichkeit ist, Werte von Winkeln auszudrücken. Man muss also berücksichtigen, ob man die Argumente von Sinus und Cosinus im Gradmaß oder im Bogenmaß verwendet. Mehr zu trigonometrischen Funktionen finden Sie auch in Kapitel 8.4.
Satz 2satz_2
Die Sinus- und Cosinusfunktion sind beide periodisch mit Periode . Es gilt für beliebige Winkel und :
Dies folgt unmittelbar aus der geometrischen Definition.
Satz 3: Trigonometrischer Pythagorassatz_3
Für beliebige Winkel gilt:
Definition 3definition_3
Unter dem Bogenmaß eines Winkels (im Gradmaß) wird die Länge desjenigen Bogens verstanden, der dem Winkel im Einheitskreis gegenüber liegt.
Satz 4satz_4
Sei ein Winkel im Gradmaß und der zugehörige Winkel im Bogenmaß. Dann gilt:
Definition 4definition_4
Für Winkel im Bogenmaß wird definiert:
Satz 5: Periodizität von Sinus- und Cosinusfunktionen im Bogenmaßsatz_5
Für alle und gilt
Die Periodenlänge beträgt .
Satz 6satz_6
Die trigonometrischen Funktionen und besitzen die folgenden Nullstellen.
Sinusfunktion:
,
Cosinusfunktion:
für alle und .
Im Gradmaß sind das die folgenden Nullstellen:
Sinusfunktion:
,
Cosinusfunktion:
für alle und .
Satz 7satz_7
Die Sinusfunktion ist punktsymmetrisch zum Ursprung, d.h. es gilt:
Die Cosinusfunktion ist achsensymmetrisch zur -Achse, d.h. es gilt:
Info 2info_2
Es bestehen folgende Zusammenhänge zwischen Sinus und Cosinus:
Definition 5definition_5
Für beliebige Winkel mit ist der Tangens definiert als
Definition 6: Umkehrfunktion von Sinusdefinition_6
Die Umkehrfunktion von . Sinus wird Arkussinus genannt und mit
bezeichnet
Bild 21 Der Graph der Arkussinusfunktion.
Definition 7: Umkehrfunktion von Cosinusdefinition_7
Die Umkehrfunktion des von wird Arkuscosinus genannt und mit
bezeichnet
Bild 23 Der Graph der Arkuscosinusfunktion.
Definition 8: Umkehrfunktion des Tangensdefinition_8
Die Umkehrfunktion des Tangens wird Arkustangens genannt: