Grundlegende Mathematik Beispiele

$\sin (\frac{π}{2} + x) = - \tan (x)$

Schritt 1

Wende die Summenformel für den Sinus an, um den Ausdruck zu vereinfachen. Die Formel besagt, dass $\sin (A + B) = \sin (A) \cos (B) + \cos (A) \sin (B)$ .

$\sin (\frac{π}{2}) \cos (x) + \cos (\frac{π}{2}) \sin (x) = - \tan (x)$

Schritt 2

Vereinfache die linke Seite.

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Schritt 2.1

Vereinfache $\sin (\frac{π}{2}) \cos (x) + \cos (\frac{π}{2}) \sin (x)$ .

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Schritt 2.1.1

Vereinfache jeden Term.

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Schritt 2.1.1.1

Der genau Wert von $\sin (\frac{π}{2})$ ist $1$ .

$1 \cos (x) + \cos (\frac{π}{2}) \sin (x) = - \tan (x)$

Schritt 2.1.1.2

Mutltipliziere $\cos (x)$ mit $1$ .

$\cos (x) + \cos (\frac{π}{2}) \sin (x) = - \tan (x)$

Schritt 2.1.1.3

Der genau Wert von $\cos (\frac{π}{2})$ ist $0$ .

$\cos (x) + 0 \sin (x) = - \tan (x)$

Schritt 2.1.1.4

Mutltipliziere $0$ mit $\sin (x)$ .

$\cos (x) + 0 = - \tan (x)$

Schritt 2.1.2

Addiere $\cos (x)$ und $0$ .

$\cos (x) = - \tan (x)$

Schritt 3

Vereinfache die rechte Seite.

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Schritt 3.1

Schreibe $\tan (x)$ mithilfe von Sinus und Kosinus um.

$\cos (x) = - \frac{\sin (x)}{\cos (x)}$

Schritt 4

Multipliziere beide Seiten der Gleichung mit $\cos (x)$ .

$\cos (x) \cos (x) = \cos (x) (- \frac{\sin (x)}{\cos (x)})$

Schritt 5

Multipliziere $\cos (x) \cos (x)$ .

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Schritt 5.1

Potenziere $\cos (x)$ mit $1$ .

$\cos^{1} (x) \cos (x) = \cos (x) (- \frac{\sin (x)}{\cos (x)})$

Schritt 5.2

Potenziere $\cos (x)$ mit $1$ .

$\cos^{1} (x) \cos^{1} (x) = \cos (x) (- \frac{\sin (x)}{\cos (x)})$

Schritt 5.3

Wende die Exponentenregel $a^{m} a^{n} = a^{m + n}$ an, um die Exponenten zu kombinieren.

${\cos (x)}^{1 + 1} = \cos (x) (- \frac{\sin (x)}{\cos (x)})$

Schritt 5.4

Addiere $1$ und $1$ .

$\cos^{2} (x) = \cos (x) (- \frac{\sin (x)}{\cos (x)})$

Schritt 6

Schreibe neu unter Anwendung des Kommutativgesetzes der Multiplikation.

$\cos^{2} (x) = - \cos (x) \frac{\sin (x)}{\cos (x)}$

Schritt 7

Kürze den gemeinsamen Faktor von $\cos (x)$ .

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Schritt 7.1

Faktorisiere $\cos (x)$ aus $- \cos (x)$ heraus.

$\cos^{2} (x) = \cos (x) \cdot - 1 \frac{\sin (x)}{\cos (x)}$

Schritt 7.2

Kürze den gemeinsamen Faktor.

$\cos^{2} (x) = \cos (x) \cdot - 1 \frac{\sin (x)}{\cos (x)}$

Schritt 7.3

Forme den Ausdruck um.

$\cos^{2} (x) = - \sin (x)$

Schritt 8

Addiere $\sin (x)$ zu beiden Seiten der Gleichung.

$\cos^{2} (x) + \sin (x) = 0$

Schritt 9

Ersetze $\cos^{2} (x)$ durch $1 - \sin^{2} (x)$ .

$(1 - \sin^{2} (x)) + \sin (x) = 0$

Schritt 10

Löse nach $x$ auf.

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Schritt 10.1

Ersetze $\sin (x)$ durch $u$ .

$1 - {(u)}^{2} + u = 0$

Schritt 10.2

Verwende die Quadratformel, um die Lösungen zu finden.

$\frac{- b \pm \sqrt{b^{2} - 4 (a c)}}{2 a}$

Schritt 10.3

Setze die Werte $a = - 1$ , $b = 1$ und $c = 1$ in die Quadratformel ein und löse nach $u$ auf.

$\frac{- 1 \pm \sqrt{1^{2} - 4 \cdot (- 1 \cdot 1)}}{2 \cdot - 1}$

Schritt 10.4

Vereinfache.

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Schritt 10.4.1

Vereinfache den Zähler.

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Schritt 10.4.1.1

Eins zu einer beliebigen Potenz erhoben ergibt eins.

$u = \frac{- 1 \pm \sqrt{1 - 4 \cdot - 1 \cdot 1}}{2 \cdot - 1}$

Schritt 10.4.1.2

Multipliziere $- 4 \cdot - 1 \cdot 1$ .

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Schritt 10.4.1.2.1

Mutltipliziere $- 4$ mit $- 1$ .

$u = \frac{- 1 \pm \sqrt{1 + 4 \cdot 1}}{2 \cdot - 1}$

Schritt 10.4.1.2.2

Mutltipliziere $4$ mit $1$ .

$u = \frac{- 1 \pm \sqrt{1 + 4}}{2 \cdot - 1}$

Schritt 10.4.1.3

Addiere $1$ und $4$ .

$u = \frac{- 1 \pm \sqrt{5}}{2 \cdot - 1}$

Schritt 10.4.2

Mutltipliziere $2$ mit $- 1$ .

$u = \frac{- 1 \pm \sqrt{5}}{- 2}$

Schritt 10.4.3

Vereinfache $\frac{- 1 \pm \sqrt{5}}{- 2}$ .

$u = \frac{1 \pm \sqrt{5}}{2}$

Schritt 10.5

Die endgültige Lösung ist die Kombination beider Lösungen.

$u = \frac{1 + \sqrt{5}}{2}, \frac{1 - \sqrt{5}}{2}$

Schritt 10.6

Ersetze $u$ durch $\sin (x)$ .

$\sin (x) = \frac{1 + \sqrt{5}}{2}, \frac{1 - \sqrt{5}}{2}$

Schritt 10.7

Stelle jede der Lösungen auf, um sie nach $x$ aufzulösen.

$\sin (x) = \frac{1 + \sqrt{5}}{2}$

$\sin (x) = \frac{1 - \sqrt{5}}{2}$

Schritt 10.8

Löse in $\sin (x) = \frac{1 + \sqrt{5}}{2}$ nach $x$ auf.

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Schritt 10.8.1

Der Wertebereich des Sinus ist $- 1 \leq y \leq 1$ . Da $\frac{1 + \sqrt{5}}{2}$ nicht in diesen Bereich fällt, gibt es keine Lösung.

Keine Lösung

Schritt 10.9

Löse in $\sin (x) = \frac{1 - \sqrt{5}}{2}$ nach $x$ auf.

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Schritt 10.9.1

Wende den inversen Sinus auf beide Seiten der Gleichung an, um $x$ aus dem Sinus herauszuziehen.

$x = \arcsin (\frac{1 - \sqrt{5}}{2})$

Schritt 10.9.2

Vereinfache die rechte Seite.

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Schritt 10.9.2.1

Berechne $\arcsin (\frac{1 - \sqrt{5}}{2})$ .

$x = - 0.66623943$

Schritt 10.9.3

Die Sinusfunktion ist positiv im ersten und zweiten Quadranten. Um die zweite Lösung zu ermitteln, subtrahiere den Referenzwinkel von $π$ , um die Lösung im zweiten Quadranten zu finden.

$x = (3.14159265) + 0.66623943$

Schritt 10.9.4

Löse nach $x$ auf.

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Schritt 10.9.4.1

Entferne die Klammern.

$x = 3.14159265 + 0.66623943$

Schritt 10.9.4.2

Entferne die Klammern.

$x = (3.14159265) + 0.66623943$

Schritt 10.9.4.3

Addiere $3.14159265$ und $0.66623943$ .

$x = 3.80783208$

Schritt 10.9.5

Ermittele die Periode von $\sin (x)$ .

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Schritt 10.9.5.1

Die Periode der Funktion kann mithilfe von $\frac{2 π}{| b |}$ berechnet werden.

$\frac{2 π}{| b |}$

Schritt 10.9.5.2

Ersetze $b$ durch $1$ in der Formel für die Periode.

$\frac{2 π}{| 1 |}$

Schritt 10.9.5.3

Der Absolutwert ist der Abstand zwischen einer Zahl und null. Der Abstand zwischen $0$ und $1$ ist $1$ .

$\frac{2 π}{1}$

Schritt 10.9.5.4

Dividiere $2 π$ durch $1$ .

$2 π$

Schritt 10.9.6

Addiere $2 π$ zu jedem negativen Winkel, um positive Winkel zu erhalten.

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Schritt 10.9.6.1

Addiere $2 π$ zu $- 0.66623943$ , um den positiven Winkel zu bestimmen.

$- 0.66623943 + 2 π$

Schritt 10.9.6.2

Subtrahiere $0.66623943$ von $2 π$ .

$5.61694587$

Schritt 10.9.6.3

Liste die neuen Winkel auf.

$x = 5.61694587$

Schritt 10.9.7

Die Periode der Funktion $\sin (x)$ ist $2 π$ , d. h., Werte werden sich alle $2 π$ rad in beide Richtungen wiederholen.

$x = 3.80783208 + 2 π n, 5.61694587 + 2 π n$ , für jede ganze Zahl $n$

Schritt 10.10

Liste alle Lösungen auf.

$x = 3.80783208 + 2 π n, 5.61694587 + 2 π n$ , für jede ganze Zahl $n$