Trigonometrie Beispiele

$2 \cos (2 x) + 7 \sin (x) = 5$

Schritt 1

Subtrahiere $5$ von beiden Seiten der Gleichung.

$2 \cos (2 x) + 7 \sin (x) - 5 = 0$

Schritt 2

Vereinfache die linke Seite der Gleichung.

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Schritt 2.1

Vereinfache jeden Term.

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Schritt 2.1.1

Wende die Doppelwinkelfunktion an, um $\cos (2 x)$ nach $1 - 2 \sin^{2} (x)$ zu transformieren.

$2 (1 - 2 \sin^{2} (x)) + 7 \sin (x) - 5 = 0$

Schritt 2.1.2

Wende das Distributivgesetz an.

$2 \cdot 1 + 2 (- 2 \sin^{2} (x)) + 7 \sin (x) - 5 = 0$

Schritt 2.1.3

Mutltipliziere $2$ mit $1$ .

$2 + 2 (- 2 \sin^{2} (x)) + 7 \sin (x) - 5 = 0$

Schritt 2.1.4

Mutltipliziere $- 2$ mit $2$ .

$2 - 4 \sin^{2} (x) + 7 \sin (x) - 5 = 0$

Schritt 2.2

Subtrahiere $5$ von $2$ .

$- 3 - 4 \sin^{2} (x) + 7 \sin (x) = 0$

Schritt 3

Faktorisiere durch Gruppieren.

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Schritt 3.1

Stelle die Terme um.

$- 4 \sin^{2} (x) + 7 \sin (x) - 3 = 0$

Schritt 3.2

Für ein Polynom der Form $a x^{2} + b x + c$ schreibe den mittleren Term als eine Summe zweier Terme um, deren Produkt gleich $a \cdot c = - 4 \cdot - 3 = 12$ und deren Summe gleich $b = 7$ ist.

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Schritt 3.2.1

Faktorisiere $7$ aus $7 \sin (x)$ heraus.

$- 4 \sin^{2} (x) + 7 \sin (x) - 3 = 0$

Schritt 3.2.2

Schreibe $7$ um als $3$ plus $4$

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

Schritt 3.2.3

Wende das Distributivgesetz an.

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

Schritt 3.3

Klammere den größten gemeinsamen Teiler aus jeder Gruppe aus.

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Schritt 3.3.1

Gruppiere die ersten beiden Terme und die letzten beiden Terme.

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

Schritt 3.3.2

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

$\sin (x) (- 4 \sin (x) + 3) - (- 4 \sin (x) + 3) = 0$

Schritt 3.4

Faktorisiere das Polynom durch Ausklammern des größten gemeinsamen Teilers, $- 4 \sin (x) + 3$ .

$(- 4 \sin (x) + 3) (\sin (x) - 1) = 0$

Schritt 4

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

$- 4 \sin (x) + 3 = 0$

$\sin (x) - 1 = 0$

Schritt 5

Setze $- 4 \sin (x) + 3$ gleich $0$ und löse nach $x$ auf.

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Schritt 5.1

Setze $- 4 \sin (x) + 3$ gleich $0$ .

$- 4 \sin (x) + 3 = 0$

Schritt 5.2

Löse $- 4 \sin (x) + 3 = 0$ nach $x$ auf.

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Schritt 5.2.1

Subtrahiere $3$ von beiden Seiten der Gleichung.

$- 4 \sin (x) = - 3$

Schritt 5.2.2

Teile jeden Ausdruck in $- 4 \sin (x) = - 3$ durch $- 4$ und vereinfache.

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Schritt 5.2.2.1

Teile jeden Ausdruck in $- 4 \sin (x) = - 3$ durch $- 4$ .

$\frac{- 4 \sin (x)}{- 4} = \frac{- 3}{- 4}$

Schritt 5.2.2.2

Vereinfache die linke Seite.

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Schritt 5.2.2.2.1

Kürze den gemeinsamen Faktor von $- 4$ .

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Schritt 5.2.2.2.1.1

Kürze den gemeinsamen Faktor.

$\frac{- 4 \sin (x)}{- 4} = \frac{- 3}{- 4}$

Schritt 5.2.2.2.1.2

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

$\sin (x) = \frac{- 3}{- 4}$

Schritt 5.2.2.3

Vereinfache die rechte Seite.

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Schritt 5.2.2.3.1

Dividieren zweier negativer Zahlen ergibt eine positive Zahl.

$\sin (x) = \frac{3}{4}$

Schritt 5.2.3

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

$x = \arcsin (\frac{3}{4})$

Schritt 5.2.4

Vereinfache die rechte Seite.

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Schritt 5.2.4.1

Berechne $\arcsin (\frac{3}{4})$ .

$x = 0.84806207$

Schritt 5.2.5

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.

$x = (3.14159265) - 0.84806207$

Schritt 5.2.6

Löse nach $x$ auf.

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Schritt 5.2.6.1

Entferne die Klammern.

$x = 3.14159265 - 0.84806207$

Schritt 5.2.6.2

Entferne die Klammern.

$x = (3.14159265) - 0.84806207$

Schritt 5.2.6.3

Subtrahiere $0.84806207$ von $3.14159265$ .

$x = 2.29353057$

Schritt 5.2.7

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

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Schritt 5.2.7.1

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

$\frac{2 π}{| b |}$

Schritt 5.2.7.2

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

$\frac{2 π}{| 1 |}$

Schritt 5.2.7.3

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

$\frac{2 π}{1}$

Schritt 5.2.7.4

Dividiere $2 π$ durch $1$ .

$2 π$

Schritt 5.2.8

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

$x = 0.84806207 + 2 π n, 2.29353057 + 2 π n$ , für jede ganze Zahl $n$

Schritt 6

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

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Schritt 6.1

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

$\sin (x) - 1 = 0$

Schritt 6.2

Löse $\sin (x) - 1 = 0$ nach $x$ auf.

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Schritt 6.2.1

Addiere $1$ zu beiden Seiten der Gleichung.

$\sin (x) = 1$

Schritt 6.2.2

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

$x = \arcsin (1)$

Schritt 6.2.3

Vereinfache die rechte Seite.

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Schritt 6.2.3.1

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

$x = \frac{π}{2}$

Schritt 6.2.4

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.

$x = π - \frac{π}{2}$

Schritt 6.2.5

Vereinfache $π - \frac{π}{2}$ .

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Schritt 6.2.5.1

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

$x = π \cdot \frac{2}{2} - \frac{π}{2}$

Schritt 6.2.5.2

Kombiniere Brüche.

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Schritt 6.2.5.2.1

Kombiniere $π$ und $\frac{2}{2}$ .

$x = \frac{π \cdot 2}{2} - \frac{π}{2}$

Schritt 6.2.5.2.2

Vereinige die Zähler über dem gemeinsamen Nenner.

$x = \frac{π \cdot 2 - π}{2}$

Schritt 6.2.5.3

Vereinfache den Zähler.

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Schritt 6.2.5.3.1

Bringe $2$ auf die linke Seite von $π$ .

$x = \frac{2 \cdot π - π}{2}$

Schritt 6.2.5.3.2

Subtrahiere $π$ von $2 π$ .

$x = \frac{π}{2}$

Schritt 6.2.6

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

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Schritt 6.2.6.1

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

$\frac{2 π}{| b |}$

Schritt 6.2.6.2

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

$\frac{2 π}{| 1 |}$

Schritt 6.2.6.3

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

$\frac{2 π}{1}$

Schritt 6.2.6.4

Dividiere $2 π$ durch $1$ .

$2 π$

Schritt 6.2.7

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

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

Schritt 7

Die endgültige Lösung sind alle Werte, die $(- 4 \sin (x) + 3) (\sin (x) - 1) = 0$ wahr machen.

$x = 0.84806207 + 2 π n, 2.29353057 + 2 π n, \frac{π}{2} + 2 π n$ , für jede ganze Zahl $n$