Trigonometrie Beispiele

$\sin^{2} (x) - 4 \cos (x) - 4 = 0$

Schritt 1

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

$(1 - \cos^{2} (x)) - 4 \cos (x) - 4 = 0$

Schritt 2

Löse nach $x$ auf.

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Schritt 2.1

Subtrahiere $4$ von $1$ .

$- 3 - \cos^{2} (x) - 4 \cos (x) = 0$

Schritt 2.2

Faktorisiere durch Gruppieren.

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Schritt 2.2.1

Stelle die Terme um.

$- \cos^{2} (x) - 4 \cos (x) - 3 = 0$

Schritt 2.2.2

Für ein Polynom der Form $a x^{2} + b x + c$ schreibe den mittleren Term als eine Summe zweier Terme um, deren Produkt gleich $a \cdot c = - 1 \cdot - 3 = 3$ und deren Summe gleich $b = - 4$ ist.

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Schritt 2.2.2.1

Faktorisiere $- 4$ aus $- 4 \cos (x)$ heraus.

$- \cos^{2} (x) - 4 \cos (x) - 3 = 0$

Schritt 2.2.2.2

Schreibe $- 4$ um als $- 1$ plus $- 3$

$- \cos^{2} (x) + (- 1 - 3) \cos (x) - 3 = 0$

Schritt 2.2.2.3

Wende das Distributivgesetz an.

$- \cos^{2} (x) - 1 \cos (x) - 3 \cos (x) - 3 = 0$

Schritt 2.2.3

Klammere den größten gemeinsamen Teiler aus jeder Gruppe aus.

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Schritt 2.2.3.1

Gruppiere die ersten beiden Terme und die letzten beiden Terme.

$- \cos^{2} (x) - 1 \cos (x) - 3 \cos (x) - 3 = 0$

Schritt 2.2.3.2

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

$\cos (x) (- \cos (x) - 1) + 3 (- \cos (x) - 1) = 0$

Schritt 2.2.4

Faktorisiere das Polynom durch Ausklammern des größten gemeinsamen Teilers, $- \cos (x) - 1$ .

$(- \cos (x) - 1) (\cos (x) + 3) = 0$

Schritt 2.3

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

$- \cos (x) - 1 = 0$

$\cos (x) + 3 = 0$

Schritt 2.4

Setze $- \cos (x) - 1$ gleich $0$ und löse nach $x$ auf.

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Schritt 2.4.1

Setze $- \cos (x) - 1$ gleich $0$ .

$- \cos (x) - 1 = 0$

Schritt 2.4.2

Löse $- \cos (x) - 1 = 0$ nach $x$ auf.

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Schritt 2.4.2.1

Addiere $1$ zu beiden Seiten der Gleichung.

$- \cos (x) = 1$

Schritt 2.4.2.2

Teile jeden Ausdruck in $- \cos (x) = 1$ durch $- 1$ und vereinfache.

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Schritt 2.4.2.2.1

Teile jeden Ausdruck in $- \cos (x) = 1$ durch $- 1$ .

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

Schritt 2.4.2.2.2

Vereinfache die linke Seite.

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Schritt 2.4.2.2.2.1

Dividieren zweier negativer Zahlen ergibt eine positive Zahl.

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

Schritt 2.4.2.2.2.2

Dividiere $\cos (x)$ durch $1$ .

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

Schritt 2.4.2.2.3

Vereinfache die rechte Seite.

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Schritt 2.4.2.2.3.1

Dividiere $1$ durch $- 1$ .

$\cos (x) = - 1$

Schritt 2.4.2.3

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

$x = \arccos (- 1)$

Schritt 2.4.2.4

Vereinfache die rechte Seite.

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Schritt 2.4.2.4.1

Der genau Wert von $\arccos (- 1)$ ist $π$ .

$x = π$

Schritt 2.4.2.5

Die Cosinus-Funktion ist im zweiten und dritten Quadranten negativ. Um die zweite Lösung zu finden, subtrahiere den Referenzwinkel von $2 π$ , um die Lösung im dritten Quadranten zu finden.

$x = 2 π - π$

Schritt 2.4.2.6

Subtrahiere $π$ von $2 π$ .

$x = π$

Schritt 2.4.2.7

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

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Schritt 2.4.2.7.1

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

$\frac{2 π}{| b |}$

Schritt 2.4.2.7.2

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

$\frac{2 π}{| 1 |}$

Schritt 2.4.2.7.3

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

$\frac{2 π}{1}$

Schritt 2.4.2.7.4

Dividiere $2 π$ durch $1$ .

$2 π$

Schritt 2.4.2.8

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

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

Schritt 2.5

Setze $\cos (x) + 3$ gleich $0$ und löse nach $x$ auf.

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Schritt 2.5.1

Setze $\cos (x) + 3$ gleich $0$ .

$\cos (x) + 3 = 0$

Schritt 2.5.2

Löse $\cos (x) + 3 = 0$ nach $x$ auf.

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Schritt 2.5.2.1

Subtrahiere $3$ von beiden Seiten der Gleichung.

$\cos (x) = - 3$

Schritt 2.5.2.2

Der Wertebereich des Cosinus ist $- 1 \leq y \leq 1$ . Da $- 3$ nicht in diesen Bereich fällt, gibt es keine Lösung.

Keine Lösung

Schritt 2.6

Die endgültige Lösung sind alle Werte, die $(- \cos (x) - 1) (\cos (x) + 3) = 0$ wahr machen.

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