Trigonometrie Beispiele

$\tan (x) + \sec (x) = 2 \cos (x)$

Schritt 1

Vereinfache die linke Seite.

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Schritt 1.1

Vereinfache jeden Term.

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Schritt 1.1.1

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

$\frac{\sin (x)}{\cos (x)} + \sec (x) = 2 \cos (x)$

Schritt 1.1.2

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

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

Schritt 2

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

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

Schritt 3

Wende das Distributivgesetz an.

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

Schritt 4

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

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Schritt 4.1

Kürze den gemeinsamen Faktor.

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

Schritt 4.2

Forme den Ausdruck um.

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

Schritt 5

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

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Schritt 5.1

Kürze den gemeinsamen Faktor.

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

Schritt 5.2

Forme den Ausdruck um.

$\sin (x) + 1 = \cos (x) (2 \cos (x))$

Schritt 6

Schreibe neu unter Anwendung des Kommutativgesetzes der Multiplikation.

$\sin (x) + 1 = 2 \cos (x) \cos (x)$

Schritt 7

Multipliziere $2 \cos (x) \cos (x)$ .

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Schritt 7.1

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

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

Schritt 7.2

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

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

Schritt 7.3

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

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

Schritt 7.4

Addiere $1$ und $1$ .

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

Schritt 8

Subtrahiere $2 \cos^{2} (x)$ von beiden Seiten der Gleichung.

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

Schritt 9

Ersetze die $- 2 \cos^{2} (x)$ durch $- 2 (1 - \sin^{2} (x))$ basierend auf der $\sin^{2} (x) + \cos^{2} (x) = 1$ -Identitätsgleichung.

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

Schritt 10

Vereinfache jeden Term.

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Schritt 10.1

Wende das Distributivgesetz an.

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

Schritt 10.2

Mutltipliziere $- 2$ mit $1$ .

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

Schritt 10.3

Mutltipliziere $- 1$ mit $- 2$ .

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

Schritt 11

Subtrahiere $2$ von $1$ .

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

Schritt 12

Stelle das Polynom um.

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

Schritt 13

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

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

Schritt 14

Faktorisiere durch Gruppieren.

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Schritt 14.1

Für ein Polynom der Form $a x^{2} + b x + c$ schreibe den mittleren Term als eine Summe zweier Terme um, deren Produkt gleich $a \cdot c = 2 \cdot - 1 = - 2$ und deren Summe gleich $b = 1$ ist.

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Schritt 14.1.1

Multipliziere mit $1$ .

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

Schritt 14.1.2

Schreibe $1$ um als $- 1$ plus $2$

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

Schritt 14.1.3

Wende das Distributivgesetz an.

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

Schritt 14.2

Klammere den größten gemeinsamen Teiler aus jeder Gruppe aus.

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Schritt 14.2.1

Gruppiere die ersten beiden Terme und die letzten beiden Terme.

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

Schritt 14.2.2

Klammere den größten gemeinsamen Teiler (ggT) aus jeder Gruppe aus.

$u (2 u - 1) + 1 (2 u - 1) = 0$

Schritt 14.3

Faktorisiere das Polynom durch Ausklammern des größten gemeinsamen Teilers, $2 u - 1$ .

$(2 u - 1) (u + 1) = 0$

Schritt 15

Wenn irgendein einzelner Faktor auf der linken Seite der Gleichung gleich $0$ ist, dann ist der ganze Ausdruck gleich $0$ .

$2 u - 1 = 0$

$u + 1 = 0$

Schritt 16

Setze $2 u - 1$ gleich $0$ und löse nach $u$ auf.

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Schritt 16.1

Setze $2 u - 1$ gleich $0$ .

$2 u - 1 = 0$

Schritt 16.2

Löse $2 u - 1 = 0$ nach $u$ auf.

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Schritt 16.2.1

Addiere $1$ zu beiden Seiten der Gleichung.

$2 u = 1$

Schritt 16.2.2

Teile jeden Ausdruck in $2 u = 1$ durch $2$ und vereinfache.

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Schritt 16.2.2.1

Teile jeden Ausdruck in $2 u = 1$ durch $2$ .

$\frac{2 u}{2} = \frac{1}{2}$

Schritt 16.2.2.2

Vereinfache die linke Seite.

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Schritt 16.2.2.2.1

Kürze den gemeinsamen Faktor von $2$ .

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Schritt 16.2.2.2.1.1

Kürze den gemeinsamen Faktor.

$\frac{2 u}{2} = \frac{1}{2}$

Schritt 16.2.2.2.1.2

Dividiere $u$ durch $1$ .

$u = \frac{1}{2}$

Schritt 17

Setze $u + 1$ gleich $0$ und löse nach $u$ auf.

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Schritt 17.1

Setze $u + 1$ gleich $0$ .

$u + 1 = 0$

Schritt 17.2

Subtrahiere $1$ von beiden Seiten der Gleichung.

$u = - 1$

Schritt 18

Die endgültige Lösung sind alle Werte, die $(2 u - 1) (u + 1) = 0$ wahr machen.

$u = \frac{1}{2}, - 1$

Schritt 19

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

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

Schritt 20

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

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

$\sin (x) = - 1$

Schritt 21

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

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Schritt 21.1

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

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

Schritt 21.2

Vereinfache die rechte Seite.

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Schritt 21.2.1

Der genau Wert von $\arcsin (\frac{1}{2})$ ist $\frac{π}{6}$ .

$x = \frac{π}{6}$

Schritt 21.3

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.

$x = π - \frac{π}{6}$

Schritt 21.4

Vereinfache $π - \frac{π}{6}$ .

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Schritt 21.4.1

Um $π$ als Bruch mit einem gemeinsamen Nenner zu schreiben, multipliziere mit $\frac{6}{6}$ .

$x = π \cdot \frac{6}{6} - \frac{π}{6}$

Schritt 21.4.2

Kombiniere Brüche.

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Schritt 21.4.2.1

Kombiniere $π$ und $\frac{6}{6}$ .

$x = \frac{π \cdot 6}{6} - \frac{π}{6}$

Schritt 21.4.2.2

Vereinige die Zähler über dem gemeinsamen Nenner.

$x = \frac{π \cdot 6 - π}{6}$

Schritt 21.4.3

Vereinfache den Zähler.

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Schritt 21.4.3.1

Bringe $6$ auf die linke Seite von $π$ .

$x = \frac{6 \cdot π - π}{6}$

Schritt 21.4.3.2

Subtrahiere $π$ von $6 π$ .

$x = \frac{5 π}{6}$

Schritt 21.5

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

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Schritt 21.5.1

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

$\frac{2 π}{| b |}$

Schritt 21.5.2

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

$\frac{2 π}{| 1 |}$

Schritt 21.5.3

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

$\frac{2 π}{1}$

Schritt 21.5.4

Dividiere $2 π$ durch $1$ .

$2 π$

Schritt 21.6

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

$x = \frac{π}{6} + 2 π n, \frac{5 π}{6} + 2 π n$ , für jede ganze Zahl $n$

Schritt 22

Löse in $\sin (x) = - 1$ nach $x$ auf.

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Schritt 22.1

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

$x = \arcsin (- 1)$

Schritt 22.2

Vereinfache die rechte Seite.

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Schritt 22.2.1

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

$x = - \frac{π}{2}$

Schritt 22.3

Die Sinusfunktion ist negativ im dritten und vierten Quadranten. Um die zweite Lösung zu finden, subtrahiere die Lösung von $2 π$ , um einen Referenzwinkel zu ermitteln. Addiere als nächstes diesen Referenzwinkel zu $π$ , um die Lösung im dritten Quadranten zu finden.

$x = 2 π + \frac{π}{2} + π$

Schritt 22.4

Vereinfache den Ausdruck, um die zweite Lösung zu ermitteln.

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Schritt 22.4.1

Subtrahiere $2 π$ von $2 π + \frac{π}{2} + π$ .

$x = 2 π + \frac{π}{2} + π - 2 π$

Schritt 22.4.2

Der resultierende Winkel von $\frac{3 π}{2}$ ist positiv, kleiner als $2 π$ und gleich $2 π + \frac{π}{2} + π$ .

$x = \frac{3 π}{2}$

Schritt 22.5

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

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Schritt 22.5.1

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

$\frac{2 π}{| b |}$

Schritt 22.5.2

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

$\frac{2 π}{| 1 |}$

Schritt 22.5.3

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

$\frac{2 π}{1}$

Schritt 22.5.4

Dividiere $2 π$ durch $1$ .

$2 π$

Schritt 22.6

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

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Schritt 22.6.1

Addiere $2 π$ zu $- \frac{π}{2}$ , um den positiven Winkel zu bestimmen.

$- \frac{π}{2} + 2 π$

Schritt 22.6.2

Um $2 π$ als Bruch mit einem gemeinsamen Nenner zu schreiben, multipliziere mit $\frac{2}{2}$ .

$2 π \cdot \frac{2}{2} - \frac{π}{2}$

Schritt 22.6.3

Kombiniere Brüche.

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Schritt 22.6.3.1

Kombiniere $2 π$ und $\frac{2}{2}$ .

$\frac{2 π \cdot 2}{2} - \frac{π}{2}$

Schritt 22.6.3.2

Vereinige die Zähler über dem gemeinsamen Nenner.

$\frac{2 π \cdot 2 - π}{2}$

Schritt 22.6.4

Vereinfache den Zähler.

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Schritt 22.6.4.1

Mutltipliziere $2$ mit $2$ .

$\frac{4 π - π}{2}$

Schritt 22.6.4.2

Subtrahiere $π$ von $4 π$ .

$\frac{3 π}{2}$

Schritt 22.6.5

Liste die neuen Winkel auf.

$x = \frac{3 π}{2}$

Schritt 22.7

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

$x = \frac{3 π}{2} + 2 π n, \frac{3 π}{2} + 2 π n$ , für jede ganze Zahl $n$

Schritt 23

Liste alle Lösungen auf.

$x = \frac{π}{6} + 2 π n, \frac{5 π}{6} + 2 π n, \frac{3 π}{2} + 2 π n, \frac{3 π}{2} + 2 π n$ , für jede ganze Zahl $n$

Schritt 24

Fasse die Ergebnisse zusammen.

$x = \frac{π}{6} + \frac{2 π n}{3}$ , für jede ganze Zahl $n$