Trigonometrische Funktionen in der Analysis
Die Ableitung von f(x) = sin x ist f'(x) = ___.
ErklÀrung: (sin x)' = cos x.
Die Ableitung von f(x) = cos x ist f'(x) = ___.
ErklĂ€rung: (cos x)' = âsin x.
â« sin x dx = ?
ErklĂ€rung: â« sin x dx = âcos x + C. Probe: (âcos x)' = sin x. â
â« cos x dx = ?
ErklĂ€rung: â« cos x dx = sin x + C. Probe: (sin x)' = cos x. â
Berechne â«â^Ï sin x dx.
ErklĂ€rung: â«â^Ï sin x dx = [âcos x]â^Ï = âcos Ï â (âcos 0) = â(â1) + 1 = 1 + 1 = 2.
Berechne die Ableitung von f(x) = sin(3x) an der Stelle x = 0.
ErklÀrung: f'(x) = 3cos(3x) (Kettenregel). f'(0) = 3cos(0) = 3·1 = 3.
Die Funktion f(x) = sin x hat die Periode 2Ï.
ErklĂ€rung: Richtig. sin(x + 2Ï) = sin x fĂŒr alle x. Die kleinste positive Periode ist 2Ï.
Die Funktion f(x) = 3·sin(2x + Ï/4) hat die Amplitude ___ und die Periode ___.
ErklĂ€rung: Amplitude = |a| = 3. Periode = 2Ï/|b| = 2Ï/2 = Ï.
Die Phasenverschiebung von f(x) = sin(x + Ï/3) gegenĂŒber sin x betrĂ€gt ___ nach links.
ErklĂ€rung: f(x) = sin(x + Ï/3) ist um Ï/3 nach links verschoben (positive Phasenverschiebung = Linksverschiebung).
Berechne â«â^(Ï/2) cos x dx.
ErklĂ€rung: â«â^(Ï/2) cos x dx = [sin x]â^(Ï/2) = sin(Ï/2) â sin(0) = 1 â 0 = 1.
Die Ableitung von f(x) = tan x ist:
ErklĂ€rung: (tan x)' = (sin x / cos x)' = (cosÂČx + sinÂČx)/cosÂČx = 1/cosÂČx.
Löse die Gleichung sin x = œ im Intervall [0; 2Ï). Wie viele Lösungen gibt es?
ErklĂ€rung: sin x = œ â x = Ï/6 oder x = Ï â Ï/6 = 5Ï/6. Zwei Lösungen im Intervall [0; 2Ï).
â« sin(ax) dx = ___ + C fĂŒr a â 0.
ErklĂ€rung: â« sin(ax) dx = â(1/a)cos(ax) + C (lineare Substitution).
sinÂČx + cosÂČx = 1 ist eine IdentitĂ€t, die fĂŒr alle x â â gilt.
ErklĂ€rung: Richtig. Dies ist der trigonometrische Pythagoras, gĂŒltig fĂŒr alle reellen x.
Bestimme das Maximum von f(x) = sin x + cos x. Gib den Maximalwert gerundet auf 2 Dezimalstellen an.
ErklĂ€rung: f'(x) = cos x â sin x = 0 â tan x = 1 â x = Ï/4. f(Ï/4) = sin(Ï/4) + cos(Ï/4) = â2/2 + â2/2 = â2 â 1,41.
Löse cos x = 0 im Intervall [0; 2Ï).
ErklĂ€rung: cos x = 0 bei x = Ï/2 (90°) und x = 3Ï/2 (270°).
Berechne â«â^Ï sinÂČx dx. Hinweis: sinÂČx = œ(1 â cos(2x)). Gib den exakten Wert als Dezimalzahl gerundet auf 2 Stellen an.
ErklĂ€rung: â«â^Ï sinÂČx dx = â«â^Ï Âœ(1 â cos(2x)) dx = œ[x â œsin(2x)]â^Ï = œ(Ï â 0 â 0 + 0) = Ï/2 â 1,57.
Die Beziehung cos x = sin(x + ___) gilt fĂŒr alle x.
ErklĂ€rung: cos x = sin(x + Ï/2). Alternativ: cos x = sin(Ï/2 â x).
Berechne die FlĂ€che zwischen f(x) = cos x und der x-Achse im Intervall [0; Ï/2].
ErklĂ€rung: A = â«â^(Ï/2) cos x dx = [sin x]â^(Ï/2) = 1 â 0 = 1.
Die Gleichung 2sinÂČx â sin x â 1 = 0 lĂ€sst sich mit der Substitution u = sin x auf eine quadratische Gleichung zurĂŒckfĂŒhren.
ErklĂ€rung: Richtig. Mit u = sin x: 2uÂČ â u â 1 = 0 â (2u + 1)(u â 1) = 0 â u = ✠oder u = 1.
Berechne die Ableitung von f(x) = sinÂČx an der Stelle x = Ï/4. Gib den Wert als Dezimalzahl an.
ErklĂ€rung: f'(x) = 2sin x · cos x = sin(2x). f'(Ï/4) = sin(Ï/2) = 1.
Die 4. Ableitung von f(x) = sin x ist:
ErklĂ€rung: f' = cos x, f'' = âsin x, f''' = âcos x, fâœâŽâŸ = sin x. Nach 4 Ableitungen kehrt sin x zu sich selbst zurĂŒck.
Bestimme die kleinste positive Nullstelle von f(x) = sin(2x) â 1. Gib den Wert gerundet auf 2 Dezimalstellen an.
ErklĂ€rung: sin(2x) = 1 â 2x = Ï/2 â x = Ï/4 â 0,7854 â 0,79.
Das Additionstheorem lautet: sin(α + ÎČ) = sin α · cos ÎČ + cos α · ___.
ErklĂ€rung: sin(α + ÎČ) = sin α cos ÎČ + cos α sin ÎČ.