Ein Punkt auf dem Einheitskreis

A Point on the Unit Circle

Mathematik Klasse 10 30 Aufgaben
TrigonometrieEinheitskreis

Zu einem Winkel α gehört genau ein Punkt P auf dem Einheitskreis (Radius 1 um den Ursprung); umgekehrt liegt ein Zahlenpaar (x, y) genau dann auf dem Kreis, wenn x² + y² = 1 gilt — (0,6; 0,8) liegt darauf, (0,6; 0,6) nicht. Das ist die geometrische Bühne, auf der Sinus und Kosinus als Koordinaten von P definiert werden: der Übergang vom Seitenverhältnis im Dreieck zur Punktdarstellung, der das Rechnen mit Winkeln über 90° erst möglich macht (Weber 2005: die Koordinatensicht als Voraussetzung der Fortsetzung). Räumt die Fehlvorstellung aus, jedes Paar mit Beträgen unter 1 liege auf dem Einheitskreis.

Der Einheitskreis ist ein Kreis mit Radius 1, dessen Mittelpunkt im Koordinatenursprung liegt.

Jeder Punkt auf diesem Kreis hat vom Ursprung den Abstand 1. Dieser Abstand ist die Hypotenuse eines rechtwinkligen Dreiecks mit den Katheten und — nach dem Satz des Pythagoras heißt das:

Umgekehrt liegt jeder Punkt, der diese Gleichung erfüllt, auf dem Kreis. liegt darauf, denn .

Ein Punkt P bewegt sich auf diesem Kreis. Seine Position wird durch den Winkel α bestimmt, den die Strecke vom Ursprung O zum Punkt P mit der positiven x-Achse einschließt. Der Winkel wird gegen den Uhrzeigersinn gemessen — also in mathematisch positiver Richtung.

Dreh α, bis P ganz oben liegt: Welcher Winkel ist das, und welche Koordinaten zeigen die Anzeigen? Wo liegt P bei 180° und bei 270°?

Ganz oben liegt P bei 90°, auf ; für jeden anderen Winkel zeigen die Anzeigen x und y seine Koordinaten.

Leicht
Multiple Choice #1 20s ▶ Testen

Welcher Punkt liegt auf dem Einheitskreis?

  • ● (0,6 | 0,8)
  • ○ (0,6 | 0,9)
  • ○ (0,7 | 0,8)
Ein Punkt liegt genau dann auf dem Einheitskreis, wenn x² + y² = 1 gilt. 0,6² + 0,8² = 0,36 + 0,64 = 1. Die anderen Paare ergeben 1,17 bzw. 1,13.
Multiple Choice #2 20s ▶ Testen

Welcher Punkt liegt auf dem Einheitskreis?

  • ● (0,8 | −0,6)
  • ○ (0,8 | 0,8)
  • ○ (−0,5 | −0,9)
0,8² + (−0,6)² = 0,64 + 0,36 = 1 — das Vorzeichen ändert am Quadrat nichts. Die anderen Paare ergeben 1,28 bzw. 1,06.
Wahr / Falsch #3 15s ▶ Testen

Der Punkt (0,5 | 0,5) liegt auf dem Einheitskreis.

✓ Falsch
0,5² + 0,5² = 0,25 + 0,25 = 0,5 ≠ 1. Beträge unter 1 genügen nicht — es zählt x² + y² = 1, nicht bloß „beide Koordinaten kleiner als 1".
Wahr / Falsch #4 10s ▶ Testen

Der Punkt (0 | 1) liegt auf dem Einheitskreis.

✓ Wahr
0² + 1² = 1 — der Punkt liegt auf der positiven y-Achse, genau am Kreis.
Multiple Choice #5 15s ▶ Testen

Wo liegt der Punkt P auf dem Einheitskreis bei α = 90°?

  • ● (0 | 1)
  • ○ (1 | 0)
  • ○ (0 | −1)
Bei 90° liegt P auf der positiven y-Achse, also bei (0 | 1).
Multiple Choice #6 15s ▶ Testen

Wo liegt der Punkt P auf dem Einheitskreis bei α = 0°?

  • ● (1 | 0)
  • ○ (0 | 1)
  • ○ (0 | 0)
Bei 0° startet P auf der positiven x-Achse bei (1 | 0). Der Ursprung (0 | 0) liegt nicht auf dem Kreis.
Multiple Choice #7 15s ▶ Testen

Wo liegt der Punkt P auf dem Einheitskreis bei α = 180°?

  • ● (−1 | 0)
  • ○ (1 | 0)
  • ○ (0 | −1)
Bei 180° liegt P auf der negativen x-Achse, also bei (−1 | 0).
Multiple Choice #8 15s ▶ Testen

Wo liegt der Punkt P auf dem Einheitskreis bei α = 270°?

  • ● (0 | −1)
  • ○ (0 | 1)
  • ○ (−1 | 0)
Bei 270° liegt P auf der negativen y-Achse, also bei (0 | −1).
Multiple Choice #9 20s ▶ Testen

Wo liegt der Punkt P auf dem Einheitskreis bei α = 45°?

  • ● (0,71 | 0,71)
  • ○ (1 | 1)
  • ○ (0,5 | 0,5)
Bei 45° sind x und y gleich groß, und x² + y² = 1 muss aufgehen: 0,71² + 0,71² ≈ 0,50 + 0,50 = 1. (1 | 1) läge außerhalb (1 + 1 = 2), (0,5 | 0,5) innerhalb des Kreises (0,25 + 0,25 = 0,5).
Multiple Choice #10 15s ▶ Testen

Wo liegt der Punkt P auf dem Einheitskreis bei α = 360°?

  • ● (1 | 0)
  • ○ (0 | 1)
  • ○ (0 | 0)
Nach einer vollen Umdrehung ist P wieder am Start, bei (1 | 0) wie bei 0°.
Multiple Choice #11 15s ▶ Testen

Für welchen Winkel liegt P bei (−1 | 0)?

  • ● 180°
  • ○ 90°
  • ○ 270°
P(−1 | 0) liegt auf der negativen x-Achse — das ist der Winkel 180°.
Multiple Choice #12 15s ▶ Testen

Für welchen Winkel liegt P bei (0 | −1)?

  • ● 270°
  • ○ 90°
  • ○ 180°
P(0 | −1) liegt auf der negativen y-Achse — das ist der Winkel 270°.
Mittel
Zahleneingabe #1 20s ▶ Testen

Stelle in der Figur α = 25° ein. Lies die x-Koordinate von P ab (auf zwei Nachkommastellen).

✓ Antwort: 0.91
Die x-Koordinate von P bei 25° ist ≈ 0,91 — das ist zugleich cos 25°.
Zahleneingabe #2 20s ▶ Testen

Stelle in der Figur α = 70° ein. Lies die y-Koordinate von P ab (auf zwei Nachkommastellen).

✓ Antwort: 0.94
Die y-Koordinate von P bei 70° ist ≈ 0,94 — P liegt fast ganz oben.
Zahleneingabe #3 25s ▶ Testen

Stelle in der Figur α = 210° ein. Lies die y-Koordinate von P ab (auf zwei Nachkommastellen).

✓ Antwort: -0.5
Bei 210° liegt P links unten, unterhalb der x-Achse, die y-Koordinate ist −0,5.
Zahleneingabe #4 25s ▶ Testen

Stelle in der Figur α = 315° ein. Lies die x-Koordinate von P ab (auf zwei Nachkommastellen).

✓ Antwort: 0.71
Bei 315° liegt P rechts unten, rechts der y-Achse, die x-Koordinate ist ≈ 0,71.
Lückentext #5 15s ▶ Testen

Bei α = 180° hat der Punkt P die Koordinaten: (___ | 0)

✓ Antwort: −1
Nach einer halben Umdrehung liegt P ganz links auf dem Kreis, bei (−1 | 0).
Lückentext #6 20s ▶ Testen

Für jeden Punkt P(x | y) auf dem Einheitskreis gilt: x² + y² = ___

✓ Antwort: 1
x² + y² = 1 — das ist der Satz des Pythagoras im Dreieck mit der Hypotenuse 1, also mit dem Radius des Einheitskreises.
Lückentext #7 20s ▶ Testen

Bei α = 0° hat P die Koordinaten: (1 | ___)

✓ Antwort: 0
P(1 | 0) — der Punkt startet auf der positiven x-Achse, also ist sin 0° = 0 und cos 0° = 1.
Zahleneingabe #8 20s ▶ Testen

P wandert von 0° bis 90°. Wie groß ist dort seine y-Koordinate?

✓ Antwort: 1
Bei 90° steht P ganz oben bei (0 | 1) — die y-Koordinate ist 1, also sin 90° = 1.
Lückentext #9 20s ▶ Testen

Bei α = 270° zeigt P senkrecht nach unten. Koordinaten: (0 | ___)

✓ Antwort: -1
P(0 | −1) — die y-Koordinate ist −1, also sin 270° = −1 und cos 270° = 0.
Zahleneingabe #10 20s ▶ Testen

Nach einer vollen Umdrehung (α = 360°) — wie groß ist die x-Koordinate von P?

✓ Antwort: 1
P steht wieder bei (1 | 0), also cos 360° = 1. Eine volle Umdrehung führt zum Startpunkt zurück.
Schwer
Zahleneingabe #1 35s ▶ Testen

Der Punkt P hat die Koordinaten (0,5 | −0,87). Für welchen Winkel α zwischen 0° und 360° ist das der Punkt auf dem Einheitskreis (in Grad)?

✓ Antwort: 300
x ist positiv und y negativ, also liegt P rechts unten, zwischen 270° und 360°. Zu 0,5 und −0,87 gehört α = 300°.
KI-bewertete Rechnung #2 180s ▶ Testen

Zeichne einen Einheitskreis mit x- und y-Achse. Trage den Punkt P für α = 210° ein, markiere den Winkel α an der positiven x-Achse und schreibe die beiden Koordinaten von P mit ihrem Vorzeichen daneben. Schreibe deine Lösung auf Papier und fotografiere sie.

✓ Antwort: P liegt links unten, 30° über die negative x-Achse hinaus gedreht. Die Koordinaten sind (−0,87 | −0,5) — beide Vorzeichen sind negativ.
210° = 180° + 30°, also liegt P 30° weiter als (−1 | 0), unterhalb der x-Achse und links der y-Achse — dort sind beide Koordinaten negativ.
Zahleneingabe #3 40s ▶ Testen

Der Punkt P(0,6 | y) liegt auf dem Einheitskreis, und zwar oberhalb der x-Achse. Berechne y.

✓ Antwort: 0.8
Aus 0,6² + y² = 1 folgt y² = 1 − 0,36 = 0,64, also y = 0,8 (positiv, weil P oberhalb der x-Achse liegt).
Zahleneingabe #4 30s ▶ Testen

Ein Zeiger der Länge 6 cm zeigt bei α = 0° waagrecht nach rechts. Wie hoch über der x-Achse liegt seine Spitze (in cm)?

✓ Antwort: 0
Die Höhe ist 6 cm · sin 0° = 6 cm · 0 = 0 cm. Der Zeiger liegt genau auf der x-Achse.
Zahleneingabe #5 30s ▶ Testen

Ein Kreis um den Ursprung hat den Radius 4 cm. Wie weit über dem Mittelpunkt liegt der Punkt bei α = 90° (in cm)?

✓ Antwort: 4
4 cm · sin 90° = 4 cm · 1 = 4 cm. Der Punkt liegt senkrecht über dem Mittelpunkt.
Zahleneingabe #6 25s ▶ Testen

Berechne 5 · cos 180° (mit Vorzeichen).

✓ Antwort: -5
cos 180° = −1, also 5 · (−1) = −5. Bei 180° steht P bei (−1 | 0).
Zahleneingabe #7 25s ▶ Testen

Berechne sin 270° + 1.

✓ Antwort: 0
sin 270° = −1, also −1 + 1 = 0.
Zahleneingabe #8 25s ▶ Testen

Berechne cos 360° − cos 0°.

✓ Antwort: 0
Beide sind 1, weil 360° und 0° denselben Punkt treffen — 1 − 1 = 0.