• Chapter 1 Studifinder - 1.8  Höhere Funktionen - Trigonometrische Funktionen

      Aufgaben

      Datum Sep 28, 2026
      orca_hoeherefkt_trigonfkt_
      Trigonometrische Funktionen
      8
      4
      Aufgabe 2
      Berechnen Sie die folgenden Sinuswerte ohne Taschenrechner, indem Sie die Periodizität und Symmetrie-Eigenschaften der Sinusfunktion benutzen:
      sin( 143∘ ), sin( 217∘ ), sin( 323∘ )

      Hinweis: sin( 37∘ )≈0,6018
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      sin( 143∘ ) = sin( 180∘ - 143∘ ) = sin( 37∘ )≈0,6018 sin( 217∘ ) = sin( 180∘ - 217∘ ) = sin(- 37∘ ) = -sin( 37∘ )≈-0,6018 sin( 323∘ ) = sin( 180∘ - 323∘ ) = sin(- 143∘ ) = -sin(143)≈-0,6018


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      Aufgabe 3
      Begründen Sie am Einheitskreis: sin( 180∘ -α)=sin(α).
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      Betrachtet man folgende Abbildung, so ist ersichtlich, dass sin( 180∘ -α)=sin(α) gilt.
      8_lv_begruendung_sin_alpha.png
      Bild 23 Skizze zur Begründung von sin( 180∘ -α)=sin(α)

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      Aufgabe 4
      Bestimmen Sie ohne Taschenrechner alle möglichen Lösungen für x (im Bogenmaß) mit 0≤x≤2π für diese Gleichungen:
      1. sin(x)= 1 2
      2. cos(x)= 1 2 ·2
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      1. π 6 , 5·π 6
      2. π 4 , 7·π 4

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      Aufgabe 5
      Einem Studenten wird die Aufgabe gestellt:
      Aufgabe: Berechnen Sie sin(- 30∘ ).
      Seine Lösung lautet: sin(- 30∘ )=sin( 30∘ )=0,5.
      Ist diese Lösung korrekt?
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      Bei dieser Lösung wurden die Symmetrieeigenschaften der Sinus - und Cosinusfunktion miteinander vertauscht. Hier liegt vielleicht ein Fehler im Grundverständnis von Punkt - und Achsensymmetrie vor.
      Die richtige Lösung lautet:
      sin(- 30∘ )=-sin( 30∘ )=-0,5 .


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      Aufgabe 6
      Gegeben ist die Funktion g:{x∈ℝ | -2π≤x≤2π}→ℝ mit der Gleichung g(x)=2,5·sin(3·x)+0,5. Zeichnen Sie den Graphen und beschreiben Sie, wie der Graph von g(x) durch Transformation des Graphen der Funktion f:{x∈ℝ | -2π≤x≤2π}→ℝ mit f(x)=sin(x) erzeugt werden kann.
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      8_lv_2,5-sinx.png
      Bild 24 Graphen der Funktion f(x)=sin(x) und g(x)=2,5·sin(3·x)+0,5
      Der Graph der Funktion g(x)=2,5·sin(3·x)+0,5 entsteht aus der Sinusfunktion f(x), indem man:
      • die Sinusfunktion mit dem Faktor 2,5 in Richtung der y-Achse streckt
      • die Sinusfunktion mit dem Faktor 3 in Richtung der x-Achse staucht
      • und den so entstandenen Graphen um 0,5 in Richtung der y-Achse verschiebt.

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      Video 9
      In diesem Video wird zu einem Funktionsgraphen einer trigonometrischen Funktion die zugehörige Funktionsvorschrift bestimmt.
      Aufgabe 7
      Geben Sie zu dem dargestellten Graphen die Funktionsgleichung an.
      8_lv_neuer_sinusgraf.png
      Bild 25 Aus der Sinusfunktion neu entstandener Graph
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      Im Vergleich zur Funktion f(x)=sin(x) entstand der neue Graph g(x), indem:
      • die Sinusfunktion mit dem Faktor 0,5 in Richtung der y-Achse gestaucht wurde
      • die Sinusfunktion mit dem Faktor 2 in Richtung der x-Achse gestaucht wurde (während einer Periode der Funktion f(x) durchläuft die Funktion g(x) zwei Perioden)
      • und der so entstandene Graph um - 1 3 in Richtung der y-Achse verschoben wurde (der Graph der Funktion g(x) wurde um 1 3 in Richtung der y-Achse nach unten verschoben).
      Die Funktionsgleichung des neuen Graphen lautet somit:
      g(x)=0,5·sin(2·x)- 1 3  .


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      Aufgabe 8
      Begründen Sie die Aussage, dass man die Cosinusfunktion durch eine geeignete Sinusfunktion darstellen kann.
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      Wir betrachten hierzu die in der folgenden Abbildung dargestellte Sinusfunktion. Verschiebt man diese mit dem Parameter c um π 2 nach links, so erhält man die Cosinusfunktion.
      8_lv_kosinus_aus_sinus.png
      Bild 26 Sinus - und Cosinusfunktion

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      Aufgabe 9
      Angenommen die Veränderung der Tageslänge eines Jahres lässt sich mit einer Sinusfunktion f:ℝ→ℝ mit f(x)=a·sin(b·(x+c))+d modellieren.
      1. Finden Sie die geeigneten Parameter, wenn Sie von folgenden Voraussetzungen ausgehen:
        • Die Periodenlänge ist 365 Tage ( 1 Jahr)
        • Das Maximum der Tageslänge wird am 21.6. ( 172. Tag) angenommen und beträgt 16,5 Stunden
        • Das Minimum der Tageslänge wird am 21.12. ( 355. Tag) angenommen und beträgt 8 Stunden
        • Die durchschnittliche Tageslänge wird am 21.3. ( 80. Tag) und am 21.9. angenommen
      2. Bestimmen Sie mithilfe der oben gefundenen Gleichung die Tageslänge am 10.7. ( 191. Tag).
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      8_lv_tageslaenge.png
      Bild 27 Funktionsgraph der Tageslänge
      1. Die Periodenlänge beträgt 365 Tage. Somit folgt für den Parameter b:
        b= 2π 365

        Das Maximum der Tageslänge wird am 21.6. ( 172. Tag) und das Minimum am 21.12. ( 355. Tag) angenommen.
        Für die Amplitude a muss man die Differenz zwischen Maximum und Minimum nehmen und durch zwei teilen:
        a= 16,5-8 2 =4,25.

        Die Verschiebung der Sinusfunktion in y-Richtung (Parameter d) wird durch die durchschnittliche Tageslänge eines Jahres beschreiben und beträgt somit:
        d= 16,5+8 2 =12,25.

        Diese wird dabei ungefähr am 21.3. (dem 80. Tag) und 21.9. angenommen. Damit ist auch die Phase (Parameter c) festgelegt und wir erhalten insgesamt:
        f(x)=4,25·sin( 2π 365 ·(x-80))+12,25 .

      2. Der 10.Juli ist der 191. Kalendertag. Daraus folgt:

        f(x) = 4,25·sin( 2π 365 ·(191-80))+12,25 ≈ 16,26 .

        Der 10.7. hat eine Tageslänge von etwa 16 Stunden.

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      Aufgabe 10
      Einem Studenten wurde folgende Aufgabe gestellt:
      Aufgabe: Zeichnen Sie den Graphen der Funktionen f(x)=sin(x) und g(x)=sin(2·x) in ein Koordinatensystem!
      Seine Lösung sah folgendermaßen aus:
      8_lv_aufgabenstellung.png
      Bild 28 Studentenlösung/Falsche Zeichnung
      Was ist an dieser Lösung falsch? Wie muss die korrekte Zeichnung aussehen?
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      Bei dieser Lösung wurde der Graph g(x) nicht mit dem Faktor 2 gestaucht, sondern mit dem Faktor 2 gestreckt. Möglicherweise liegt hier eine Fehlvorstellung des Parameters b in der allgemeinen Gleichung

      f(x)=a·sin(b(x+c))+d

      vor. Die richtige Zeichnung sieht wie folgt aus:
      8_lv_korrekte_aufgabenstellung.png
      Bild 29 Korrekte Zeichnung

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