Trigonometrie Beispiele

Überprüfe die Identitätsgleichung (csc(x)^2)/(cot(x)^2-1)=(sec(x)^2)/(1-tan(x)^2)
csc2(x)cot2(x)-1=sec2(x)1-tan2(x)csc2(x)cot2(x)1=sec2(x)1tan2(x)
Schritt 1
Beginne auf der linken Seite.
csc2(x)cot2(x)-1csc2(x)cot2(x)1
Schritt 2
Wandle in Sinus und Kosinus um.
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Schritt 2.1
Wende die Kehrwertfunktion auf csc(x)csc(x) an.
(1sin(x))2cot2(x)-1(1sin(x))2cot2(x)1
Schritt 2.2
Schreibe cot(x)cot(x) mit Sinus und Kosinus mithilfe der Quotienten-Identitätsgleichung.
(1sin(x))2(cos(x)sin(x))2-1(1sin(x))2(cos(x)sin(x))21
Schritt 2.3
Wende die Produktregel auf 1sin(x)1sin(x) an.
12sin2(x)(cos(x)sin(x))2-112sin2(x)(cos(x)sin(x))21
Schritt 2.4
Wende die Produktregel auf cos(x)sin(x)cos(x)sin(x) an.
12sin2(x)cos2(x)sin2(x)-112sin2(x)cos2(x)sin2(x)1
12sin2(x)cos2(x)sin2(x)-112sin2(x)cos2(x)sin2(x)1
Schritt 3
Vereinfache.
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Schritt 3.1
Multipliziere den Zähler mit dem Kehrwert des Nenners.
12sin(x)21cos(x)2sin(x)2-112sin(x)21cos(x)2sin(x)21
Schritt 3.2
Eins zu einer beliebigen Potenz erhoben ergibt eins.
1sin(x)21cos(x)2sin(x)2-11sin(x)21cos(x)2sin(x)21
Schritt 3.3
Vereinfache den Nenner.
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Schritt 3.3.1
Schreibe cos(x)2sin(x)2cos(x)2sin(x)2 als (cos(x)sin(x))2(cos(x)sin(x))2 um.
1sin(x)21(cos(x)sin(x))2-11sin(x)21(cos(x)sin(x))21
Schritt 3.3.2
Schreibe 11 als 1212 um.
1sin(x)21(cos(x)sin(x))2-121sin(x)21(cos(x)sin(x))212
Schritt 3.3.3
Da beide Terme perfekte Quadrate sind, faktorisiere durch Anwendung der dritten binomischen Formel, a2-b2=(a+b)(a-b)a2b2=(a+b)(ab), mit a=cos(x)sin(x)a=cos(x)sin(x) und b=1b=1.
1sin(x)21(cos(x)sin(x)+1)(cos(x)sin(x)-1)1sin(x)21(cos(x)sin(x)+1)(cos(x)sin(x)1)
Schritt 3.3.4
Schreibe 11 als Bruch mit einem gemeinsamen Nenner.
1sin(x)21(cos(x)sin(x)+sin(x)sin(x))(cos(x)sin(x)-1)1sin(x)21(cos(x)sin(x)+sin(x)sin(x))(cos(x)sin(x)1)
Schritt 3.3.5
Vereinige die Zähler über dem gemeinsamen Nenner.
1sin(x)21cos(x)+sin(x)sin(x)(cos(x)sin(x)-1)1sin(x)21cos(x)+sin(x)sin(x)(cos(x)sin(x)1)
Schritt 3.3.6
Um -11 als Bruch mit einem gemeinsamen Nenner zu schreiben, multipliziere mit sin(x)sin(x)sin(x)sin(x).
1sin(x)21cos(x)+sin(x)sin(x)(cos(x)sin(x)-1sin(x)sin(x))1sin(x)21cos(x)+sin(x)sin(x)(cos(x)sin(x)1sin(x)sin(x))
Schritt 3.3.7
Kombiniere -11 und sin(x)sin(x)sin(x)sin(x).
1sin(x)21cos(x)+sin(x)sin(x)(cos(x)sin(x)+-sin(x)sin(x))1sin(x)21cos(x)+sin(x)sin(x)(cos(x)sin(x)+sin(x)sin(x))
Schritt 3.3.8
Vereinige die Zähler über dem gemeinsamen Nenner.
1sin(x)21cos(x)+sin(x)sin(x)cos(x)-sin(x)sin(x)1sin(x)21cos(x)+sin(x)sin(x)cos(x)sin(x)sin(x)
1sin(x)21cos(x)+sin(x)sin(x)cos(x)-sin(x)sin(x)1sin(x)21cos(x)+sin(x)sin(x)cos(x)sin(x)sin(x)
Schritt 3.4
Mutltipliziere cos(x)+sin(x)sin(x)cos(x)+sin(x)sin(x) mit cos(x)-sin(x)sin(x)cos(x)sin(x)sin(x).
1sin(x)21(cos(x)+sin(x))(cos(x)-sin(x))sin(x)sin(x)1sin(x)21(cos(x)+sin(x))(cos(x)sin(x))sin(x)sin(x)
Schritt 3.5
Vereinfache den Nenner.
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Schritt 3.5.1
Potenziere sin(x)sin(x) mit 11.
1sin(x)21(cos(x)+sin(x))(cos(x)-sin(x))sin(x)1sin(x)1sin(x)21(cos(x)+sin(x))(cos(x)sin(x))sin(x)1sin(x)
Schritt 3.5.2
Potenziere sin(x) mit 1.
1sin(x)21(cos(x)+sin(x))(cos(x)-sin(x))sin(x)1sin(x)1
Schritt 3.5.3
Wende die Exponentenregel aman=am+n an, um die Exponenten zu kombinieren.
1sin(x)21(cos(x)+sin(x))(cos(x)-sin(x))sin(x)1+1
Schritt 3.5.4
Addiere 1 und 1.
1sin(x)21(cos(x)+sin(x))(cos(x)-sin(x))sin(x)2
1sin(x)21(cos(x)+sin(x))(cos(x)-sin(x))sin(x)2
Schritt 3.6
Kombinieren.
11sin(x)2(cos(x)+sin(x))(cos(x)-sin(x))sin(x)2
Schritt 3.7
Mutltipliziere 1 mit 1.
1sin(x)2(cos(x)+sin(x))(cos(x)-sin(x))sin(x)2
Schritt 3.8
Kombiniere sin(x)2 und (cos(x)+sin(x))(cos(x)-sin(x))sin(x)2.
1sin(x)2((cos(x)+sin(x))(cos(x)-sin(x)))sin(x)2
Schritt 3.9
Vereinfache den Ausdruck durch Kürzen der gemeinsamen Faktoren.
1(cos(x)+sin(x))(cos(x)-sin(x))
1(cos(x)+sin(x))(cos(x)-sin(x))
Schritt 4
Schreibe 1(cos(x)+sin(x))(cos(x)-sin(x)) als sec2(x)1-tan2(x) um.
sec2(x)1-tan2(x)
Schritt 5
Da gezeigt wurde, dass die beiden Seiten äquivalent sind, ist die Gleichung eine Identitätsgleichung.
csc2(x)cot2(x)-1=sec2(x)1-tan2(x) ist eine Identitätsgleichung
 [x2  12  π  xdx ]