Trigonometrie: Unterschied zwischen den Versionen
Aus Matura Wiki
(→Quiz: Sinus und Cosinus für Winkel >90° (AG 4.2)) |
|||
| (123 dazwischenliegende Versionen von 3 Benutzern werden nicht angezeigt) | |||
| Zeile 1: | Zeile 1: | ||
= Was lernst du hier? = | = Was lernst du hier? = | ||
| − | |||
| − | Die folgende Seite ist in 5 Theorieabschnitte gegliedert, die das Lernen erleichtern sollen: | + | <br> In der Trigonometrie beschäftigen wir uns mit Dreiecken (Tri-gono-metrie = Drei-ecks-messung) |
| + | |||
| + | Die folgende Seite ist in $5$ Theorieabschnitte gegliedert, die das Lernen erleichtern sollen: | ||
# {{#switchtablink:Grundwissen - Das rechtwinklige Dreieck | Grundwissen - Das rechtwinklige Dreieck}}: Hier lernst du die Grundbegriffe und Grundrechnungen im rechtwinkligen Dreieck kennen. | # {{#switchtablink:Grundwissen - Das rechtwinklige Dreieck | Grundwissen - Das rechtwinklige Dreieck}}: Hier lernst du die Grundbegriffe und Grundrechnungen im rechtwinkligen Dreieck kennen. | ||
# {{#switchtablink:Vermessungsaufgaben|Vermessungsaufgaben}}, in denen du das zuvor Gelernte in Anwendungsbeispielen verwenden kannst. | # {{#switchtablink:Vermessungsaufgaben|Vermessungsaufgaben}}, in denen du das zuvor Gelernte in Anwendungsbeispielen verwenden kannst. | ||
| − | # {{#switchtablink:Vertiefung | + | # {{#switchtablink:Vertiefung - Betrachtungen im Einheitskreis | Vertiefung: Betrachtungen im Einheitskreis}}: In diesem Abschnitt lernst du das Bogenmaß und den Einheitskreis kennen. |
| − | # {{#switchtablink:Trigonometrische Funktionen | Trigonometrische Funktionen}}: Hier lernst du die typischen Graphen der Sinus-, Cosinus und | + | # {{#switchtablink:Trigonometrische Funktionen | Trigonometrische Funktionen}}: Hier lernst du die typischen Graphen der Sinus-, Cosinus- und Tangensfunktion kennen. |
# {{#switchtablink:Das allgemeine Dreieck - Sinussatz und Cosinussatz | Das allgemeine Dreieck}}, indem du lernst, in Dreiecken, die keinen rechten Winkel haben, mit dem Sinus- und dem Cosinussatz zu rechnen. | # {{#switchtablink:Das allgemeine Dreieck - Sinussatz und Cosinussatz | Das allgemeine Dreieck}}, indem du lernst, in Dreiecken, die keinen rechten Winkel haben, mit dem Sinus- und dem Cosinussatz zu rechnen. | ||
| − | Die letzten beiden Kapitel bestehen aus einer {{#switchtablink: | + | Die letzten beiden Kapitel bestehen aus einer {{#switchtablink:Formelsammlung und Quiz| Zusammenfassung der hier verwendeten Formeln}} und {{#switchtablink:Matura-Aufgaben | Matura-Aufgaben}}. |
{| align="right" | {| align="right" | ||
| Zeile 25: | Zeile 26: | ||
[[Datei:RechtwDreieck.png|thumb|right|350px|rechtwinkliges Dreieck]] | [[Datei:RechtwDreieck.png|thumb|right|350px|rechtwinkliges Dreieck]] | ||
| − | Gegeben ist ein rechtwinkliges Dreieck (= Dreieck mit einem 90°-Winkel). | + | Gegeben ist ein rechtwinkliges Dreieck ($=$ Dreieck mit einem $90°$-Winkel). |
| + | |||
| + | * Die längste Seite im rechtwinkligen Dreieck heißt '''Hypotenuse'''. Sie ist '''IMMER gegenüber vom rechten Winkel'''. <br> | ||
| − | |||
* Die beiden kürzeren Seiten heißen '''Katheten'''. Ausgehend vom Winkel $\beta$ (siehe Skizze) können die beiden Katheten folgendermaßen unterschieden werden: | * Die beiden kürzeren Seiten heißen '''Katheten'''. Ausgehend vom Winkel $\beta$ (siehe Skizze) können die beiden Katheten folgendermaßen unterschieden werden: | ||
| − | : * | + | : * Die <span style="background-color:#FF6347"> Gegenkathete GK </span> liegt $\beta$ gegenüber. |
| − | : * | + | : * Die <span style="background-color:#6495ED"> Ankathete AK </span> liegt an $\beta$ an. |
<br> | <br> | ||
| − | + | '''Wichtig:''' Beachte, dass es immer vom ausgehenden Winkel abhängt, welche Kathete die Gegenkathete (gegenüber dem Winkel) und welche Kathete die Ankathete (dem Winkel anliegend) ist! | |
| − | '''Wichtig | + | |
| − | + | ||
| − | + | ||
| − | + | ||
| − | + | ||
| − | + | ||
| − | + | ||
<br> | <br> | ||
<br> | <br> | ||
| Zeile 58: | Zeile 53: | ||
{| | {| | ||
| | | | ||
| − | * Der Sinus eines Winkels $\alpha$ ist definiert als das Verhältnis von GK zu H | + | * Der Sinus eines Winkels $\alpha$ ist definiert als das Verhältnis von GK zu H: |
| | | | ||
| − | + | $\ \mathbf{sin\ \alpha = \frac{GK}{H}}$ | |
| − | $ | + | |
|- | |- | ||
| | | | ||
| − | * Der Cosinus eines Winkels $\alpha$ ist definiert als das Verhältnis von AK zu H | + | * Der Cosinus eines Winkels $\alpha$ ist definiert als das Verhältnis von AK zu H: |
| | | | ||
| − | + | $\ \mathbf{cos\ \alpha = \frac{AK}{H}}$ | |
| − | $ | + | |
|- | |- | ||
| | | | ||
| − | * Der Tangens eines Winkels $\alpha$ ist definiert als das Verhältnis von GK zu AK | + | * Der Tangens eines Winkels $\alpha$ ist definiert als das Verhältnis von GK zu AK: |
| − | + | ||
| | | | ||
| + | $\ \mathbf{tan\ \alpha = \frac{GK}{AK}}$ | ||
| + | |} | ||
| − | |||
|} | |} | ||
| + | <br \> | ||
| + | {| border=1 align=center | ||
| + | |- | ||
| + | | [[Grün: Arbeitsblätter | <span style="background-color:#00CD00"> $Aha!$ </span>]] Das folgende Arbeitsblatt zeigt dir, dass diese Verhältnisse (Sinus, Cosinus und Tangens) nur vom Winkel abhängen, nicht aber von der Größe des Dreiecks. | ||
| + | |- | ||
| + | |<ggb_applet width="900" height="460" version="5.0" id="cpbVMvaW" /> | ||
| + | |- | ||
| + | | Sollte das Arbeitsblatt nicht funktionieren, klicke [http://www.geogebratube.org/student/m133029 hier]. | ||
|} | |} | ||
| − | + | <br> | |
| − | + | ||
| − | + | ||
| − | + | ||
| − | + | ||
| − | + | ||
| − | + | ||
| − | + | ||
| − | + | ||
{| | {| | ||
|- | |- | ||
| − | | <span style="background-color:#00FFFF"> '''Wichtig:''' </span> Sinus, Cosinus und Tangens gelten nur im '''rechtwinkligen Dreieck''' | + | | <span style="background-color:#00FFFF"> '''Wichtig:''' </span> Sinus, Cosinus und Tangens gelten nur im '''rechtwinkligen Dreieck'''. |
|} | |} | ||
| − | |||
| − | |||
<br> | <br> | ||
<br> | <br> | ||
| Zeile 101: | Zeile 92: | ||
== Steigung und Steigungswinkel == | == Steigung und Steigungswinkel == | ||
[[Datei:Steigung11.png|thumb|right|450px|Steigung und Steigungswinkel]] | [[Datei:Steigung11.png|thumb|right|450px|Steigung und Steigungswinkel]] | ||
| − | Aus dem Kapitel [[Lineare Funktionen]] wissen wir bereits, dass | + | Aus dem Kapitel [[Lineare Funktionen]] wissen wir bereits, dass $k=\frac{Höhenunterschied}{Längenunterschied}$ die Steigung angibt. Betrachtet man die folgende Skizze, so kann folgender Zusammenhang festgestellt werden: |
$$k=\frac{Höhenunterschied}{Längenunterschied}=\frac{GK}{AK}=\tan \alpha$$ | $$k=\frac{Höhenunterschied}{Längenunterschied}=\frac{GK}{AK}=\tan \alpha$$ | ||
| Zeile 109: | Zeile 100: | ||
| $$k=\tan \alpha$$ | | $$k=\tan \alpha$$ | ||
|} | |} | ||
| − | + | <br> | |
Mit dieser Formel kann nun einfach zwischen der (prozentuellen) Steigung und dem Steigungswinkel gewechselt werden: | Mit dieser Formel kann nun einfach zwischen der (prozentuellen) Steigung und dem Steigungswinkel gewechselt werden: | ||
| − | |||
| − | |||
| − | |||
<br> | <br> | ||
| + | {{Vorlage:Beispiel|1=Eine $10 m$ lange Rampe legt einen Höhenunterschied von $1.4 m$ zurück. <br /> | ||
| − | |||
| − | |||
| − | |||
| − | |||
| − | |||
- Fertigen Sie eine Skizze und zeichnen Sie die angegebenen Größen ein. | - Fertigen Sie eine Skizze und zeichnen Sie die angegebenen Größen ein. | ||
| + | <br /> | ||
| + | - Bestimmen Sie <br> | ||
| + | $\qquad \qquad \quad$ a) den Steigungswinkel. <br> | ||
| + | $\qquad \qquad \quad$ b) die prozentuelle Steigung. | ||
| − | + | |2= | |
| − | + | ||
| − | + | ||
| − | + | ||
| − | + | ||
| − | + | ||
| − | + | ||
| − | + | ||
| − | + | ||
| − | + | ||
| − | + | ||
[[Datei:Steigungsbsp.png|thumb|right|400px|Skizze der Rampe]] | [[Datei:Steigungsbsp.png|thumb|right|400px|Skizze der Rampe]] | ||
a) Berechnung des Steigungswinkels: | a) Berechnung des Steigungswinkels: | ||
| − | $\sin\ \ | + | $\sin\ \alpha = \frac{GK}{H}=\frac{1.4}{10}\ \ \ \ \vert $[[Arkusfunktionen | im TR: $sin^{-1}$]] |
$\alpha = 8.05°$ | $\alpha = 8.05°$ | ||
| − | + | b) Mithilfe der Formel $k=\tan \alpha$ können wir die prozentuelle Steigung auch ohne den Längenunterschied (in der Skizze die blaue Strecke) berechnen: | |
| − | b) Mithilfe der Formel $k=\tan | + | |
$$k=\ tan\ \alpha$$ | $$k=\ tan\ \alpha$$ | ||
$$k=\tan \ 8.05°$$ | $$k=\tan \ 8.05°$$ | ||
| − | $$k=0.14=14 | + | $$k=0.14=14 \%$$ |
| − | A: Die Steigung beträgt 14 %. | + | A: Die Steigung beträgt $14 \%$. |
| − | + | }} | |
| − | + | ||
| − | + | ||
| − | + | ||
| − | + | ||
| − | + | ||
| − | + | ||
| − | + | ||
| − | + | ||
| − | + | ||
| − | + | ||
| − | + | ||
<br> | <br> | ||
<br> | <br> | ||
| − | == Übungen im | + | == Übungen im rechtwinkligen Dreieck == |
| − | * [[Violett: Quizzes und dynamische Aufgabenblätter| <span style="background-color:#FF3E96"> ? </span>]]: [http://www.mathe-online.at/tests/wfun/defWfun.html Online- | + | * [[Violett: Quizzes und dynamische Aufgabenblätter| <span style="background-color:#FF3E96"> ? </span>]]: [http://www.mathe-online.at/tests/wfun/defWfun.html Online-Übungen zur Überprüfung, ob die richtige Formel verwendet wurde] |
| − | * [[Violett: Quizzes und dynamische Aufgabenblätter| <span style="background-color:#FF3E96"> ? </span>]]: [http://www.realmath.de/Neues/10zwo/trigo/winkelfunktionen2.html Weitere | + | * [[Violett: Quizzes und dynamische Aufgabenblätter| <span style="background-color:#FF3E96"> ? </span>]]: [http://www.realmath.de/Neues/10zwo/trigo/winkelfunktionen2.html Weitere Übungen zur Überprüfung der Formel] |
* [[Violett: Quizzes und dynamische Aufgabenblätter| <span style="background-color:#FF3E96"> ? </span>]]: [http://www.realmath.de/Neues/10zwo/trigo/winkelfunktionen.html Und noch eine Übung dazu] | * [[Violett: Quizzes und dynamische Aufgabenblätter| <span style="background-color:#FF3E96"> ? </span>]]: [http://www.realmath.de/Neues/10zwo/trigo/winkelfunktionen.html Und noch eine Übung dazu] | ||
| Zeile 174: | Zeile 140: | ||
* [http://members.chello.at/gut.jutta.gerhard/kurs/rechtw.htm Rechenbeispiele von Jutta Gut (mit Lösungen)] | * [http://members.chello.at/gut.jutta.gerhard/kurs/rechtw.htm Rechenbeispiele von Jutta Gut (mit Lösungen)] | ||
| − | * [ | + | * [https://www1.vobs.at/maturawiki/images/0/04/Aufgaben_zu_den_Themen_rechtw_Dreieck_und_Einheitskreis.pdf Aufgabenblatt mit Textaufgaben (mit Lösungen)] |
| − | + | ||
<br> | <br> | ||
<br> | <br> | ||
| Zeile 183: | Zeile 148: | ||
<br> | <br> | ||
<br> | <br> | ||
| + | |||
= Vermessungsaufgaben = | = Vermessungsaufgaben = | ||
== Vermessungsaufgaben == | == Vermessungsaufgaben == | ||
=== Begriffe === | === Begriffe === | ||
| − | [[Datei:Höhen- und Tiefenwinkel.gif|right]] | + | [[Datei:Höhen- und Tiefenwinkel.gif|right|thumb|Blick des Auges (links) auf ein Objekt]] |
* '''Höhenwinkel''' | * '''Höhenwinkel''' | ||
| − | Der Höhenwinkel ist der Winkel zwischen der Horizontalen (= waagrechte Gerade) und | + | Der Höhenwinkel ist der Winkel zwischen der Horizontalen ($=$ waagrechte Gerade) und „dem Blick in die Höhe“. |
* '''Tiefenwinkel''' | * '''Tiefenwinkel''' | ||
| − | Der Tiefenwinkel ist der Winkel zwischen der Horizontalen (= waagrechte Gerade) und | + | Der Tiefenwinkel ist der Winkel zwischen der Horizontalen ($=$ waagrechte Gerade) und „dem Blick in die Tiefe“. |
* '''Sehwinkel''' | * '''Sehwinkel''' | ||
| − | Der Sehwinkel ist das Objekt (in der rechten Abbildung die senkrechte Strecke) | + | Der Sehwinkel ist jener Winkel, der das Objekt (in der rechten Abbildung die senkrechte Strecke) „einfängt“. |
| − | + | ||
<br> | <br> | ||
<br> | <br> | ||
| − | |||
| − | |||
=== Beispiele === | === Beispiele === | ||
| − | * [http://members.chello.at/gut.jutta.gerhard/kurs/verm.htm Beispiele zu den Vermessungsaufgaben von Jutta Gut ( | + | * [http://members.chello.at/gut.jutta.gerhard/kurs/verm.htm Beispiele zu den Vermessungsaufgaben von Jutta Gut (mit Lösungen)] |
| Zeile 214: | Zeile 177: | ||
| <div class="testbutton-blue"> {{#switchtablink:Vertiefung: Betrachtungen im Einheitskreis|$\rightarrow$ nächste Seite ...}} </div> | | <div class="testbutton-blue"> {{#switchtablink:Vertiefung: Betrachtungen im Einheitskreis|$\rightarrow$ nächste Seite ...}} </div> | ||
|} | |} | ||
| − | |||
<br> | <br> | ||
<br> | <br> | ||
| Zeile 224: | Zeile 186: | ||
[[Datei:Winkel- und Bogenmaß1.png|thumb|right|500px|Einheitskreis mit Winkel in Grad- und Bogenmaß]] | [[Datei:Winkel- und Bogenmaß1.png|thumb|right|500px|Einheitskreis mit Winkel in Grad- und Bogenmaß]] | ||
| − | Der '''Einheitskreis''' ist ein Kreis mit Radius r=1. Sein Umfang beträgt | + | Der '''Einheitskreis''' ist ein Kreis mit Radius $r=1$. Sein Umfang beträgt |
$$U=2\cdot r\cdot \pi=2\cdot 1\cdot \pi=2\pi$$ | $$U=2\cdot r\cdot \pi=2\cdot 1\cdot \pi=2\pi$$ | ||
| − | Legt man durch den Mittelpunkt des Einheitskreises das Koordinatensystem, so kann man den Winkel zwischen der positiven x-Achse und einem beliebig eingezeichneten Radius auf zwei Arten bestimmen: | + | Legt man durch den Mittelpunkt des Einheitskreises das Koordinatensystem, so kann man den Winkel zwischen der positiven $x$-Achse und einem beliebig eingezeichneten Radius auf zwei Arten bestimmen: |
| Zeile 235: | Zeile 197: | ||
So haben wir bis jetzt immer Winkel gemessen. | So haben wir bis jetzt immer Winkel gemessen. | ||
| − | * Eine volle Umdrehung hat 360° | + | * Eine volle Umdrehung hat $360°$. |
| − | * Eine halbe Umdrehung hat 180° | + | * Eine halbe Umdrehung hat $180°$. |
| − | + | ||
| Zeile 243: | Zeile 204: | ||
'''2) Bogenmaß (abgekürzt $rad$ für engl. radian)''' | '''2) Bogenmaß (abgekürzt $rad$ für engl. radian)''' | ||
| − | Anstelle der Grad kann auch die Länge des Kreisbogens r (siehe Skizze) bestimmt werden. | + | Anstelle der Grad kann auch die Länge des Kreisbogens $r$ (siehe Skizze) bestimmt werden. |
| + | |||
| + | * Bei einer vollen Umdrehung hat $r$ die Länge $2\cdot \pi$ ($=$ Umfang des Einheitskreises, siehe oben). Somit beträgt der Winkel $2\pi\ rad$. | ||
| + | * Eine halbe Umdrehung entspricht dem Winkel $\pi$ $rad$. | ||
| + | |||
| + | |||
| + | [[Grün: Arbeitsblätter | <span style="background-color:#00CD00"> $Aha!$ </span>]]: Das folgende Arbeitsblatt hilft dir, den Zusammenhang von Bogenmaß und Gradmaß zu verstehen | ||
| − | + | <ggb_applet width="700" height="320" version="5.0" id="H9XgGrPX" /> | |
| − | + | Sollte das Applet nicht funktionieren, klicke [http://www.geogebratube.org/student/m133394 hier]. | |
| + | <br/> | ||
| + | <br/> | ||
| + | <br/> | ||
| + | <br/> | ||
| − | |||
| − | |||
| + | <br/> | ||
| + | <br/> | ||
| + | <br/> | ||
| + | <br/> | ||
| + | <br/> | ||
| + | <br/> | ||
| Zeile 266: | Zeile 241: | ||
| $$ 360°\ \ \ - \ \ \ 2\pi \textrm{ rad}$$ | | $$ 360°\ \ \ - \ \ \ 2\pi \textrm{ rad}$$ | ||
$$ \alpha°\ \ \ - \ \ \ \alpha \textrm{ rad}$$ | $$ \alpha°\ \ \ - \ \ \ \alpha \textrm{ rad}$$ | ||
| − | Wobei entweder $\alpha°$ (der Winkel in Gradmaß) oder $\alpha$ rad (der Winkel in | + | Wobei entweder $\alpha°$ (der Winkel in Gradmaß) oder $\alpha$ rad (der Winkel in Bogenmaß) gegeben ist. |
|} | |} | ||
|} | |} | ||
| Zeile 294: | Zeile 269: | ||
$$\rightarrow \ \alpha \textrm{ rad}=\frac{90\cdot 2\pi}{360}=\frac{\pi}{2} \textrm{ rad}$$ | $$\rightarrow \ \alpha \textrm{ rad}=\frac{90\cdot 2\pi}{360}=\frac{\pi}{2} \textrm{ rad}$$ | ||
| − | A: 90° entsprechen in Bogenmaß $\frac{\pi}{2} \textrm{ rad}$ | + | A: $90°$ entsprechen in Bogenmaß $\frac{\pi}{2} \textrm{ rad}$. |
b) Bogen- in Gradmaß: | b) Bogen- in Gradmaß: | ||
| Zeile 301: | Zeile 276: | ||
$$\rightarrow \ \alpha°=\frac{360\cdot \frac{\pi}{3}}{2\pi}=60°$$ | $$\rightarrow \ \alpha°=\frac{360\cdot \frac{\pi}{3}}{2\pi}=60°$$ | ||
| − | A: $\frac{\pi}{3}$ rad entsprechen 60° | + | A: $\frac{\pi}{3}$ rad entsprechen $60°$. |
</div> | </div> | ||
| Zeile 309: | Zeile 284: | ||
</div> | </div> | ||
| − | |||
| − | |||
<br> | <br> | ||
<br> | <br> | ||
| Zeile 323: | Zeile 296: | ||
| − | * Der Sinus entspricht der Länge der rot markierten Stecke = y-Koordinate des Punktes auf dem Einheitskreis. | + | * Der Sinus entspricht der Länge der rot markierten Stecke $= y$-Koordinate des Punktes auf dem Einheitskreis. |
| − | * Der Cosinus entspricht der Länge der blau markierten Stecke = x-Koordinate des Punktes auf dem Einheitskreis. | + | * Der Cosinus entspricht der Länge der blau markierten Stecke $= x$-Koordinate des Punktes auf dem Einheitskreis. |
| − | * Der Tangens entspricht der Länge des [[Tangente | Tangentenabschnittes]] der Tangente durch den Punkt (1,0). | + | * Der Tangens entspricht der Länge des [[Tangente | Tangentenabschnittes]] der Tangente durch den Punkt $(1,0)$. |
| + | <br> | ||
| + | <br> | ||
| + | <br> | ||
| + | <br> | ||
| + | <br> | ||
| + | <br> | ||
| + | <br> | ||
| + | <br> | ||
| + | <br> | ||
| + | <br> | ||
<div class="toccolours mw-collapsible mw-collapsed" style="width:800px"> | <div class="toccolours mw-collapsible mw-collapsed" style="width:800px"> | ||
| Zeile 337: | Zeile 320: | ||
'''für den Sinus:''' | '''für den Sinus:''' | ||
| − | Betrachte das rechtwinklige Dreieck im Einheitskreis. Die Hypotenuse ist der Radius und hat somit die Länge 1. Die Länge der $\color{red}{\textrm{roten Strecke}}$ ist von $\alpha$ aus gesehen die Gegenkathete GK. | + | Betrachte das rechtwinklige Dreieck im Einheitskreis. Die Hypotenuse ist der Radius und hat somit die Länge $1$. Die Länge der $\color{red}{\textrm{roten Strecke}}$ ist von $\alpha$ aus gesehen die Gegenkathete GK. |
Zu zeigen ist nun: | Zu zeigen ist nun: | ||
| Zeile 349: | Zeile 332: | ||
| − | Der Beweis für den Cosinus funktioniert analog. Für den Tangens muss das große Dreieck mit AK=1 betrachtet werden. | + | Der Beweis für den Cosinus funktioniert analog. Für den Tangens muss das große Dreieck mit AK $=1$ betrachtet werden. |
</div> | </div> | ||
| Zeile 358: | Zeile 341: | ||
| − | [[Grün: Arbeitsblätter | <span style="background-color:#00CD00"> $Aha!$ </span>]]: | + | [[Grün: Arbeitsblätter | <span style="background-color:#00CD00"> $Aha!$ </span>]]: Das folgende Arbeitsblatt zeigt dir den Zusammenhang von Sinus, Cosinus und Tangens im Einheitskreis: |
| − | + | <ggb_applet width="700" height="500" version="5.0" id="NngvpTKr" /> | |
| + | Sollte das Applet nicht funktionieren, klicke [https://www.geogebra.org/m/NngvpTKr hier]. | ||
| + | <br> | ||
| + | <br> | ||
| + | <br> | ||
| + | <br> | ||
| + | <br> | ||
| + | <br> | ||
| + | <br> | ||
| + | <br> | ||
| + | <br> | ||
| + | <br> | ||
| + | <br> | ||
| + | <br> | ||
| + | <br> | ||
| + | <br> | ||
| + | <br> | ||
<br> | <br> | ||
<br> | <br> | ||
<br> | <br> | ||
| + | |||
| + | |||
| + | |||
| + | |||
| + | |||
====Wichtige Werte==== | ====Wichtige Werte==== | ||
| − | Die folgende Tabelle gibt Werte für Sinus, Cosinus und Tangens an, die du nun auch ohne technische Unterstützung, allein durch die Vorstellung vom Einheitskreis, wissen solltest. Das [ | + | Die folgende Tabelle gibt Werte für Sinus, Cosinus und Tangens an, die du nun auch ohne technische Unterstützung, allein durch die Vorstellung vom Einheitskreis, wissen solltest. Das [https://www.geogebra.org/m/NngvpTKr obige Arbeitsblatt] sollte dir dabei helfen: |
{| border="1" align="center" | {| border="1" align="center" | ||
| Zeile 373: | Zeile 377: | ||
| Tangens | | Tangens | ||
|- | |- | ||
| − | | Gradmaß: 90° | + | | Gradmaß: $90°$ |
Bogenmaß:$\frac{\pi}{2}$ rad | Bogenmaß:$\frac{\pi}{2}$ rad | ||
| − | | 1 | + | | $1$ |
| − | | 0 | + | | $0$ |
| nicht definiert | | nicht definiert | ||
|- | |- | ||
| − | | 180° | + | | $180°$ |
$\pi$ rad | $\pi$ rad | ||
| − | | 0 | + | | $0$ |
| − | | -1 | + | | $-1$ |
| − | | 0 | + | | $0$ |
|- | |- | ||
| − | | 270° | + | | $270°$ |
$\frac{3\pi}{2}$ rad | $\frac{3\pi}{2}$ rad | ||
| − | | -1 | + | | $-1$ |
| − | | 0 | + | | $0$ |
| nicht definiert | | nicht definiert | ||
|- | |- | ||
| − | | 0° und 360° | + | | $0°$ und $360°$ |
0 rad und $2\pi$ rad | 0 rad und $2\pi$ rad | ||
| − | | 0 | + | | $0$ |
| − | | 1 | + | | $1$ |
| − | | 0 | + | | $0$ |
|} | |} | ||
| Zeile 407: | Zeile 411: | ||
<br> | <br> | ||
<br> | <br> | ||
| + | <br> | ||
| + | <br> | ||
| + | |||
= Trigonometrische Funktionen = | = Trigonometrische Funktionen = | ||
== Trigonometrische Funktionen == | == Trigonometrische Funktionen == | ||
Trägt man ausgehend vom Einheitskreis die Werte des Sinus in Abhängigkeit der Bogenlänge ab, so erhält man die Sinusfunktion. Analog funktioniert dies für die Cosinus- und Tangensfunktion, wie das folgende Applet zeigt: | Trägt man ausgehend vom Einheitskreis die Werte des Sinus in Abhängigkeit der Bogenlänge ab, so erhält man die Sinusfunktion. Analog funktioniert dies für die Cosinus- und Tangensfunktion, wie das folgende Applet zeigt: | ||
| − | + | <br> | |
| − | + | ||
{| border=1 | {| border=1 | ||
| '''Was ist zu tun?''' | | '''Was ist zu tun?''' | ||
| − | Verschiebe im linken | + | Verschiebe im linken Grafikfenster den Punkt auf dem Kreis (oder klicke links unten auf den „Play“-Button. Im rechten Grafikfenster wird der Sinus in Abhängigkeit vom Winkel (in Bogenmaß) abgetragen und es entsteht die typische Sinusfunktion. Versuche dies anschließend auch mit der Cosinus- und Tangensfunktion, indem du im rechten Grafikfenster das entsprechende Kästchen anklickst. |
|- | |- | ||
| | | | ||
<ggb_applet width="1000" height="450" version="5.0" id="MTpgg4kV" /> | <ggb_applet width="1000" height="450" version="5.0" id="MTpgg4kV" /> | ||
|- | |- | ||
| − | | Falls dieses Applet nicht funktioniert, [ | + | | Falls dieses Applet nicht funktioniert, [https://www.geogebra.org/m/MTpgg4kV klicke hier] |
|} | |} | ||
| + | <br/> | ||
| + | <br/> | ||
| + | <br/> | ||
| + | <br/> | ||
| + | <br/> | ||
| + | <br/> | ||
| + | <br/> | ||
| + | <br/> | ||
| + | <br/> | ||
| + | <br/> | ||
| + | <br/> | ||
| + | <br/> | ||
| + | <br/> | ||
| + | <br/> | ||
| + | <br/> | ||
| + | <br/> | ||
| + | === Sinusfunktion $f(x)=\sin(x)$ === | ||
| − | + | Stellt man den Sinus in Abhängigkeit vom Winkel graphisch dar, indem man auf der $x$-Achse den Winkel in Bogenmaß und auf der $y$-Achse den zugehörigen Sinuswert angibt, so entsteht der folgende Graph: | |
| − | + | <br> | |
| − | + | ||
| − | + | ||
| − | Stellt man den Sinus in Abhängigkeit vom Winkel graphisch dar, indem man auf der x-Achse den Winkel in Bogenmaß und auf der y-Achse den zugehörigen Sinuswert angibt, so entsteht der folgende Graph: | + | |
[[Datei:Sinusfunktion.png|thumb|center|700px|Graph der Sinusfunktion mit Kennzeichnung der Periodenlänge von $2\pi$]] | [[Datei:Sinusfunktion.png|thumb|center|700px|Graph der Sinusfunktion mit Kennzeichnung der Periodenlänge von $2\pi$]] | ||
| − | |||
<br> | <br> | ||
<br> | <br> | ||
| + | ===Cosinusfunktion $f(x)=\cos(x)$ === | ||
| + | Der Graph der Cosinusfunktion hat die folgende Form: | ||
<br> | <br> | ||
| − | |||
| − | |||
| − | |||
[[Datei:Cosfunktion.png|thumb|center|700px|Graph der Cosinusfunktion mit Kennzeichnung der Periodenlänge von $2\pi$]] | [[Datei:Cosfunktion.png|thumb|center|700px|Graph der Cosinusfunktion mit Kennzeichnung der Periodenlänge von $2\pi$]] | ||
| Zeile 446: | Zeile 464: | ||
<br> | <br> | ||
<br> | <br> | ||
| + | ===Tangensfunktion $f(x)=\tan(x)$ === | ||
| + | Der Graph der Tangensfunktion hat die folgende Form: | ||
<br> | <br> | ||
| − | + | [[Datei:Tangensfkt1.png|thumb|center|700px|Graph der Tangensfunktion samt den Asymptoten (rot) und der Kennzeichnung der Periodenlänge von $\pi$]] | |
| − | + | ||
| − | + | ||
| − | [[Datei:Tangensfkt1.png|thumb|center|700px|Graph der Tangensfunktion samt den | + | |
| − | + | ||
| − | + | ||
| − | + | ||
| Zeile 463: | Zeile 477: | ||
<div class="mw-collapsible-content"> | <div class="mw-collapsible-content"> | ||
| − | # Periodizität: Die Werte der | + | # Periodizität: Die Werte der trigonometrischen Funktionen wiederholen sich in regelmäßigen Abständen. |
| − | # Beschränktheit: Sinus- und Cosinusfunktion haben die [[Wertemenge]] $W=[-1;1]$. Anders formuliert: es gilt für alle x: $$|sin(x)|\leq 1$$ und $$|cos(x)|\leq 1 $$ (Hinweis: Hier wurde der [[Betrag einer Zahl (1.6.) | Betrag]] verwendet.) | + | # Beschränktheit: Sinus- und Cosinusfunktion haben die [[Wertemenge]] $\mathbb{W}=[-1;1]$. Anders formuliert: es gilt für alle $x$: $$|\sin(x)|\leq 1$$ und $$|\cos(x)|\leq 1 $$ (Hinweis: Hier wurde der [[Betrag einer Zahl (1.6.) | Betrag]] verwendet.) |
# Der Tangens ist unbeschränkt (geht nach $-\infty$ und $+\infty$) und hat unendlich viele vertikale Asymptoten im Abstand von $\frac{\pi}{2}$. | # Der Tangens ist unbeschränkt (geht nach $-\infty$ und $+\infty$) und hat unendlich viele vertikale Asymptoten im Abstand von $\frac{\pi}{2}$. | ||
# Wichtige Funktionswerte (Nullstellen, Hoch- und Tiefpunkte) können bereits aus der [[Trigonometrie (2.12 und 3.10)#Wichtige Werte | Tabelle zum Einheitskreis]] herausgelesen werden. | # Wichtige Funktionswerte (Nullstellen, Hoch- und Tiefpunkte) können bereits aus der [[Trigonometrie (2.12 und 3.10)#Wichtige Werte | Tabelle zum Einheitskreis]] herausgelesen werden. | ||
| Zeile 470: | Zeile 484: | ||
</div> | </div> | ||
| − | == Manipulation der Sinusfunktion == | + | <br> |
| − | [https://www.geogebra.org/m/ | + | <br> |
| + | |||
| + | == Bedeutung der Parameter - Manipulation der Sinusfunktion == | ||
| + | [https://www.geogebra.org/m/dntw968b Dieses GeoGebra-Applet] zeigt dir die wichtigsten Parameter, um den Graphen einer Sinusfunktion oder einer Cosinusfunktion zu verändern. | ||
| Zeile 482: | Zeile 499: | ||
<br> | <br> | ||
<br> | <br> | ||
| − | |||
| − | |||
| − | |||
= Das allgemeine Dreieck - Sinussatz und Cosinussatz = | = Das allgemeine Dreieck - Sinussatz und Cosinussatz = | ||
== Das allgemeine Dreieck - Sinussatz und Cosinussatz == | == Das allgemeine Dreieck - Sinussatz und Cosinussatz == | ||
| − | <span style="color:#A020F0> <span style="background-color:yellow"> Wichtig: </span> Der folgende Abschnitt ist für die schriftliche Matura nur in folgenden | + | <span style="color:#A020F0> <span style="background-color:yellow"> Wichtig: </span> Der folgende Abschnitt ist für die schriftliche Matura nur in folgenden Schulzweigen relevant: |
| − | * [[ | + | * [[Grundkompetenzen Teil B (HTL)|HTL (Teil B)]] |
* [[Kompetenzen Teil B: BAKIP/BASOP|BAKIP/BASOP (Teil B)]] | * [[Kompetenzen Teil B: BAKIP/BASOP|BAKIP/BASOP (Teil B)]] | ||
| − | Allerdings helfen dir die hier beschriebenen Formeln, gewisse Beispiele schneller und einfacher zu berechnen. Daneben könnte dieser Abschnitt auch bei der mündlichen Matura zum Stoffgebiet gehören (Informationen dazu gibt dir deine Lehrperson) </span> | + | Allerdings helfen dir die hier beschriebenen Formeln, gewisse Beispiele schneller und einfacher zu berechnen. Daneben könnte dieser Abschnitt auch bei der mündlichen Matura zum Stoffgebiet gehören (Informationen dazu gibt dir deine Lehrperson). </span> |
| − | + | ||
| − | + | ||
| + | <br> | ||
[[Datei:AllgDreieck.png|thumb|right|400px|allgemeines Dreieck]] | [[Datei:AllgDreieck.png|thumb|right|400px|allgemeines Dreieck]] | ||
| − | |||
Unter allgemeinen Dreiecken versteht man Dreiecke, die nicht über einen rechten Winkel verfügen müssen. | Unter allgemeinen Dreiecken versteht man Dreiecke, die nicht über einen rechten Winkel verfügen müssen. | ||
| Zeile 509: | Zeile 521: | ||
| + | Im allgemeinen Dreieck braucht man immer $3$ bekannte Größen, um eine vierte zu berechnen! (Im rechtwinkligen Dreieck reichten uns dank dem rechten Winkel zwei zusätzlich Größen, um eine weitere zu berechnen). | ||
| − | |||
| − | |||
| − | |||
| − | |||
| − | |||
<br> | <br> | ||
<br> | <br> | ||
| Zeile 528: | Zeile 536: | ||
2. der gegenüberliegende Winkel '''und''' | 2. der gegenüberliegende Winkel '''und''' | ||
| − | 3. | + | 3. irgendeine andere Seite oder ein anderer Winkel bekannt sind. |
| Zeile 542: | Zeile 550: | ||
| − | |||
| − | |||
<br> | <br> | ||
<br> | <br> | ||
| Zeile 551: | Zeile 557: | ||
|{{#ev:youtube|mMatQ4OM8IU}} | |{{#ev:youtube|mMatQ4OM8IU}} | ||
|} | |} | ||
| − | |||
| − | |||
Das Video auf der rechten Seite zeigt dir auf musikalische Art und Weise die Herleitung und die Bedeutung des Cosinussatzes: | Das Video auf der rechten Seite zeigt dir auf musikalische Art und Weise die Herleitung und die Bedeutung des Cosinussatzes: | ||
| − | + | <br> | |
| + | <br> | ||
{| style="color:red;" border="1" align="center" | {| style="color:red;" border="1" align="center" | ||
!| Formeln für den Cosinussatz | !| Formeln für den Cosinussatz | ||
| Zeile 568: | Zeile 573: | ||
Der Cosinussatz wird verwendet, wenn im allgemeinen Dreieck: | Der Cosinussatz wird verwendet, wenn im allgemeinen Dreieck: | ||
| − | + | 1. $2$ Seiten und der darin eingeschlossene Winkel gegeben ist '''oder''' | |
| − | + | 2. alle drei Seiten gegeben sind und ein Winkel berechnet werden will. | |
{| border="1" align="center" | {| border="1" align="center" | ||
| Zeile 585: | Zeile 590: | ||
|} | |} | ||
| − | |||
| − | |||
<br> | <br> | ||
<br> | <br> | ||
| Zeile 592: | Zeile 595: | ||
=== Beispiele === | === Beispiele === | ||
| − | * [http://members.chello.at/gut.jutta.gerhard/kurs/dreiecke.htm Aufgaben zum allgemeinen Dreieck von Jutta Gut ( | + | * [http://members.chello.at/gut.jutta.gerhard/kurs/dreiecke.htm Aufgaben zum allgemeinen Dreieck von Jutta Gut (mit Lösungen)] |
| Zeile 598: | Zeile 601: | ||
<br> | <br> | ||
{| align="right" | {| align="right" | ||
| − | | <div class="testbutton-blue"> {{#switchtablink:Formelsammlung |$\rightarrow$ nächste Seite ...}} </div> | + | | <div class="testbutton-blue"> {{#switchtablink:Formelsammlung|$\rightarrow$ nächste Seite ...}} </div> |
|} | |} | ||
| Zeile 604: | Zeile 607: | ||
<br> | <br> | ||
| − | = Formelsammlung | + | =Formelsammlung= |
== Zusammenfassung der wichtigsten Formeln im rechtwinkligen und im allgemeinen Dreieck == | == Zusammenfassung der wichtigsten Formeln im rechtwinkligen und im allgemeinen Dreieck == | ||
| + | |||
| + | <br> | ||
| + | |||
{| border="1" align="center" | {| border="1" align="center" | ||
|- | |- | ||
| | | | ||
| − | | | + | | '''Rechtwinkliges Dreieck''' |
| − | | | + | | '''Allgemeines Dreieck''' |
|- | |- | ||
| Zeile 618: | Zeile 624: | ||
|- | |- | ||
| Pythagoras | | Pythagoras | ||
| − | | $ | + | | $HYP^2=GK^2+AK^2$ |
| − | | gilt nur im | + | | gilt nur im rechtwinkligen Dreieck! |
|- | |- | ||
| Flächeninhalt | | Flächeninhalt | ||
| $A=\frac{GK\cdot AK}{2}$ | | $A=\frac{GK\cdot AK}{2}$ | ||
| $A=\frac{a\cdot h_a}{2}=\frac{b\cdot h_b}{2}=\frac{c\cdot h_c}{2}$ | | $A=\frac{a\cdot h_a}{2}=\frac{b\cdot h_b}{2}=\frac{c\cdot h_c}{2}$ | ||
| + | |- | ||
| + | | Sinus | ||
| + | | $\sin \alpha =\frac{GK}{HYP}$ | ||
| + | | Diese Formel gilt nur im rechtwinkligen Dreieck! | ||
| + | |- | ||
| + | | Cosinus | ||
| + | | $\cos\alpha =\frac{AK}{HYP}$ | ||
| + | | Diese Formel gilt nur im rechtwinkligen Dreieck! | ||
| + | |- | ||
| + | | Tangens | ||
| + | | $\tan\alpha =\frac{GK}{AK}$ | ||
| + | | Diese Formel gilt nur im rechtwinkligen Dreieck! | ||
|- | |- | ||
| [[Trigonometrie (2.12 und 3.10)#Sinus- und Cosinussatz im allgemeinen Dreieck| Sinussatz]] | | [[Trigonometrie (2.12 und 3.10)#Sinus- und Cosinussatz im allgemeinen Dreieck| Sinussatz]] | ||
| Zeile 636: | Zeile 654: | ||
$c^2=a^2+b^2-2\cdot a\cdot b\cdot \cos\gamma$ | $c^2=a^2+b^2-2\cdot a\cdot b\cdot \cos\gamma$ | ||
|} | |} | ||
| − | + | <br /> | |
| + | <br /> | ||
{| align="right" | {| align="right" | ||
| − | | <div class="testbutton-blue"> {{#switchtablink: | + | | <div class="testbutton-blue"> {{#switchtablink:Beispiele|$\rightarrow$ nächste Seite ...}} </div> |
|} | |} | ||
<br /> | <br /> | ||
<br /> | <br /> | ||
| + | = Beispiele = | ||
| + | |||
| + | == Interaktive Übungen == | ||
| + | === Quiz: Sinus, Cosinus und Tangens in rechtwinkligen Dreiecken (AG 4.1) === | ||
{{#widget:Iframe | {{#widget:Iframe | ||
| − | |url= | + | |url= https://h5p.org/h5p/embed/755804 |
| − | |width= 700 | + | |width= 90% |
| − | |height= | + | |height= 700 |
| − | |border= | + | |border=1 |
| − | }} | + | }} |
| + | <br> | ||
| + | |||
| + | |||
| + | === Quiz: Sinus und Cosinus für Winkel $>90°$ (AG 4.2) === | ||
| + | {{#widget:Iframe | ||
| + | |url= https://h5p.org/h5p/embed/756434 | ||
| + | |width= 90% | ||
| + | |height= 700 | ||
| + | |border=1 | ||
| + | }} | ||
| + | <br> | ||
| + | |||
| + | === Quiz: Winkelfunktionen (Sinus- und Cosinusfunktion) (FA 6.1-6.5) === | ||
| + | |||
| + | {{#widget:Iframe | ||
| + | |url= https://h5p.org/h5p/embed/757389 | ||
| + | |width= 90% | ||
| + | |height= 700 | ||
| + | |border=1 | ||
| + | }} | ||
| + | <br> | ||
| − | |||
== Matura-Aufgaben == | == Matura-Aufgaben == | ||
| Zeile 664: | Zeile 707: | ||
* [[Bifie-grün: Aufgaben des Bifie | <span style="background-color:#7CFC00"> $Bifie$</span>]]: [http://aufgabenpool.srdp.at/bhs/download.php?qid=150&file=Hochwasserschutz.pdf Hochwasserschutz] (bifie-Aufgabe: mittel-leicht-schwer-leicht) | * [[Bifie-grün: Aufgaben des Bifie | <span style="background-color:#7CFC00"> $Bifie$</span>]]: [http://aufgabenpool.srdp.at/bhs/download.php?qid=150&file=Hochwasserschutz.pdf Hochwasserschutz] (bifie-Aufgabe: mittel-leicht-schwer-leicht) | ||
| − | : Siehe auch [[Rechnen mit Termen(2.1.)#Terme und Gleichungen aufstellen | Formeln aufstellen]] | + | : Siehe auch: [[Rechnen mit Termen(2.1.)#Terme und Gleichungen aufstellen | Formeln aufstellen]] |
* [[Bifie-grün: Aufgaben des Bifie | <span style="background-color:#7CFC00"> $Bifie$</span>]]: [http://aufgabenpool.srdp.at/bhs/download.php?qid=131&file=Gletschermarathon_Pitztal_-_Imst.pdf Gletschermarathon] (bifie-Aufgabe: mittel) | * [[Bifie-grün: Aufgaben des Bifie | <span style="background-color:#7CFC00"> $Bifie$</span>]]: [http://aufgabenpool.srdp.at/bhs/download.php?qid=131&file=Gletschermarathon_Pitztal_-_Imst.pdf Gletschermarathon] (bifie-Aufgabe: mittel) | ||
* [[Bifie-grün: Aufgaben des Bifie | <span style="background-color:#7CFC00"> $Bifie$</span>]]: [http://aufgabenpool.srdp.at/bhs/download.php?qid=33&file=Geschwindigkeitskontrolle.pdf Geschwindigkeitskontrolle] (bifie-Aufgabe: leicht) | * [[Bifie-grün: Aufgaben des Bifie | <span style="background-color:#7CFC00"> $Bifie$</span>]]: [http://aufgabenpool.srdp.at/bhs/download.php?qid=33&file=Geschwindigkeitskontrolle.pdf Geschwindigkeitskontrolle] (bifie-Aufgabe: leicht) | ||
| − | : | + | : Siehe auch: [[Bewegungsaufgaben - Weg/Geschwindigkeit/Beschleunigung]] |
* [[Bifie-grün: Aufgaben des Bifie | <span style="background-color:#7CFC00"> $Bifie$</span>]]: [http://aufgabenpool.srdp.at/bhs/download.php?qid=20&file=Wetterballon.pdf Wetterballon] (bifie-Aufgabe: mittel-leicht-leicht) | * [[Bifie-grün: Aufgaben des Bifie | <span style="background-color:#7CFC00"> $Bifie$</span>]]: [http://aufgabenpool.srdp.at/bhs/download.php?qid=20&file=Wetterballon.pdf Wetterballon] (bifie-Aufgabe: mittel-leicht-leicht) | ||
| − | : Siehe auch [[Lineare Funktionen]] | + | : Siehe auch: [[Lineare Funktionen]] |
* [[Bifie-grün: Aufgaben des Bifie | <span style="background-color:#7CFC00"> $Bifie$</span>]]: [http://aufgabenpool.srdp.at/bhs/download.php?qid=96&file=Wasserverbrauch.pdf Wasserverbrauch] (bifie-Aufgabe: mittel-schwer-leicht) | * [[Bifie-grün: Aufgaben des Bifie | <span style="background-color:#7CFC00"> $Bifie$</span>]]: [http://aufgabenpool.srdp.at/bhs/download.php?qid=96&file=Wasserverbrauch.pdf Wasserverbrauch] (bifie-Aufgabe: mittel-schwer-leicht) | ||
| Zeile 696: | Zeile 739: | ||
: Siehe auch: [[Integration]] und [[Kurvendiskussionen]] | : Siehe auch: [[Integration]] und [[Kurvendiskussionen]] | ||
| − | * [[Bifie-grün: Aufgaben des Bifie | <span style="background-color:#7CFC00"> $Bifie$</span>]]: [ | + | * [[Bifie-grün: Aufgaben des Bifie | <span style="background-color:#7CFC00"> $Bifie$</span>]]: [http://www.mathestunde.at/pool/pdf/Freizeitparadies_Schoeckl-170517.pdf Freizeitparadies Schöckl] |
| − | + | ||
* [[Bifie-grün: Aufgaben des Bifie | <span style="background-color:#7CFC00"> $Bifie$</span>]]: [https://aufgabenpool.srdp.at/bhs/download.php?qid=602&file=Am_Fluss.pdf Am Fluss] | * [[Bifie-grün: Aufgaben des Bifie | <span style="background-color:#7CFC00"> $Bifie$</span>]]: [https://aufgabenpool.srdp.at/bhs/download.php?qid=602&file=Am_Fluss.pdf Am Fluss] | ||












