DRINGEND! Allgemeine Sinusfunktion+ Einheitskreis

Hallo,

ich brauche dringend Hilfe!! Ich hoffe, dass Ihr mir helfen könnt.

Meine Problem lautet:

Die allgemeine Sinusfunktion lautet x -> sin(x)!

Die Änderung der Periode kommt durch das Ändern des Vorfaktors zu Stande, also z.B. x -> 1/2sin(x) oder x -> 2sin(x)!

Die Periode, bis der Graph wieder den selben Funktionswert (y-Wert) annimmt, hat eine Länge von 2Pi (Normalfunktion).
Beim Graphen x -> 2sin(x) ist die Periodenlänge 1Pi.

Wie kann man das am Einheitskreis erklären?
Der Einheitskreis hat einen Radius von 1cm.

Wieso ist denn aber nicht bei der Normalfunktion die Periode 1Pi, und bei der Periode x -> 2sin(x) 2Pi.

Das wäre doch meiner Ansicht nach logisch, weil der Einheitskreis hat ja einen Umfang von Pi.

Ich bin komplett verwirrt. Vielleicht kann mir das ja einer so erklären, dass auch ich es verstehe…

Schon mal vielen Dank!

Liebe Grüße,
Robin

Hallo Robin,

erst einmal ein paar Korrekturen:
Der Einheitskreis hat nicht den Radius 1 cm, sondern einfach nur 1. Ohne jegliche Einheit. Deswegen auch Einheitskreis und nicht Einzentimeterkreis.
Die Funktion f(x)=2sinx hat auch die Periode 2*Pi. Sie ist nur entlang der y-Achse gestreckt. Was du meinst, ist die Funktion f(x)=sin(2x).
Welchen Umfang hat denn ein Kreis mit dem Radius 1? Die Formel dafür wäre ja u=2Pi*r. Also hat der Einheitskreis einen Umfang von 2Pi. Dadurch ist die Periode begründet.
Änderst du die Standardfunktion nun zu f(x)=sin(2x), dann betrachtest du sozusagen nicht den eigentlichen Winkel, sondern schon den doppelten. Also hast du bei x=Pi (Halbkreis) schon den kompletten Kreis abgedeckt, was zu der Verkürzung der Periode führt.

Nico

Hossa :smile:

Die allgemeine Sinusfunktion lautet x -> sin(x)!

richtig

Die Änderung der Periode kommt durch das Ändern des Vorfaktors
zu Stande, also z.B. x -> 1/2sin(x) oder x -> 2sin(x)!

Nein, das stimmt nicht. Durch den Vorfaktor änderst du nur die Höhe der Amplitude, also den maximalen und den minimalen Wert der Sinus-Funktion. Die Periode ändert sich, wenn der Vorfaktor in das Argument der Sinus-Funktion wandert:

x\to\sin\left(\frac{1}{2}x\right)\quad\mbox{oder}\quad x\to\sin\left(2x\right)

Der Faktor vor der Sinus-Funktion hat keinerlei Einfluss auf die Periode!

Die Periode, bis der Graph wieder den selben Funktionswert
(y-Wert) annimmt, hat eine Länge von 2Pi (Normalfunktion).
Beim Graphen x -> 2sin(x) ist die Periodenlänge 1Pi.

Für die Periodenlänge Pi lautet eine mögliche Funktion:

x\to\sin\left(2x\right)

Wie kann man das am Einheitskreis erklären?
Der Einheitskreis hat einen Radius von 1cm.

Wenn du die Sinus-Funktion am Kreis erklären möchtest, steht der Radius R als Faktor vor der Sinus-Funktion, also

x\to R\sin\left(x\right)

Im Einheitskreis ist R=1, so dass der Vorfaktor weggelassen werden kann:

x\to\sin\left(x\right)

Um die Periode im Einheitskreis zu verstehen, solltest du den Winkel nicht im Bogenmaß, sondern in Grad angeben. Im Bogenmaß ist die Periode normalerweise 2pi, das entspricht im Gradmaß 360°, also eine kompletten Umdrehung. Daher kannst du den Wert x vom Bogenmaß in den Winkel alpha im Gradmaß umrechnen:

x=2 \pi\cdot\frac{\alpha}{360}

Deine Sinus-Funktion im Einheitskreis lautet nun:

\alpha\to\sin\left(2\pi\cdot\frac{\alpha}{360}\right)

Ein kompletter Umlauf um den Einheitskreis ist erreicht, wenn alpha=360° ist.

Für das Argeument 2x lautet die Transformation ins Bogenmaß:

2x=2\pi\cdot\frac{\alpha}{360}\cdot2=2\pi\cdot\frac{\alpha}{180}

und die Sinus-Funktion entsprechend:

\alpha\to\sin\left(2\pi\cdot\frac{\alpha}{180}\right)

Hier ist ein kompletter Umlauf bereits bei alpha=180° erreicht, also doppelt so schnell wie zuvor.

Mit anderen Worten, wenn du anstelle der Funktion

x\to\sin(x)

die Funktion mit doppelt so schnell wachsendem Argument betrachtest

x\to\sin(2x)

ist die Periode 2pi natürlich bereits bei halb so großem x erreicht.

Viele Grüße

Hasenfuß

Hallo Robin,

Hallo Nico

erst einmal ein paar Korrekturen:
Der Einheitskreis hat nicht den Radius 1 cm, sondern einfach
nur 1. Ohne jegliche Einheit. Deswegen auch Einheitskreis und
nicht Einzentimeterkreis.
Die Funktion f(x)=2sinx hat auch die Periode 2*Pi. Sie ist nur
entlang der y-Achse gestreckt. Was du meinst, ist die Funktion
f(x)=sin(2x).

Stimmt, da habe ich mich verschrieben. Tut mir Leid. Danke für deine Verbesserung

Welchen Umfang hat denn ein Kreis mit dem Radius 1? Die Formel
dafür wäre ja u=2Pi*r. Also hat der Einheitskreis einen Umfang
von 2Pi. Dadurch ist die Periode begründet.

Ok, wenn ich 2*3,141*1 rechne, komme ich auf 6,282, also 2Pi. Heißt also, dass der Einheitskreis einen Umfang von 2Pi hat. Somit kann man auch die Periodenlänge begründen, richtig?

Änderst du die Standardfunktion nun zu f(x)=sin(2x), dann
betrachtest du sozusagen nicht den eigentlichen Winkel,

was ist denn der eigentliche Winkel?

sondern schon den doppelten. Also hast du bei x=Pi (Halbkreis)
schon den kompletten Kreis abgedeckt, was zu der Verkürzung
der Periode führt.

???

Nico

Vielen Dank für deine Hilfe. Wenn ich die angemerkten Sachen noch verstehe, ist’s echt prima (*)!!

Auch an >Hasenfuß