Funktionen der Form x->a*sin(bx-e)

Hallo die Mathematiker & Physiker!
Also, gleich mal zu Beginn meiner „Ausführungen“ ; ) eine Frage…ich soll hier immer Perioden und Amplituden berechnen. Mittlerweile hab ich rausgefunden, dass die Amplitude der stärkste Ausschlag des Graphen nach oben und unten ist (wenn falsch, bitte verbessern!!!). Aber was ist eine Periode? Bitte haltet mich nicht für dumm… hier in meinem Büchlein steht: „Der Abstand zweier benachbarter Nullstellen ist gleich einer halben Periodenlänge.“, das leuchtet ein, zumindest kann ich mir das ja merken…aber was jetzt genau eine Periode ist, sagt mir das jetzt nicht. Also, bitte eine kleine Definition Periode? Dann weiß ich ja wenigstens, was ich hier immer berechne und es gibt dem ganzen wenigstens ein bisschen Sinn : ).

So, jetzt zum Beispiel, auch aus meinem Buch, das so viel nix-sagend (für mich) ist. Ich schreibs mal ab:

Beispiel 1
Bestimme Amplitude und Periode der Funktion
f: x->3/2sin(2x+PI). Wie kann man sich den Graphen von f aus dem Graphen der Sinusfunktion entstanden denken? Skizziere den Graphen von f.

So, jetzt kommt die Lösung. Meine Frage dazu schreib ich mal in (Klammern)!

Forme den Funktionsterm um: (Warum???)
3/2sin(2x + PI) = 3/2sin(2(x+ PI/2)).
(Ich hab jetzt soweit verstanden, wie der Term umgeformt wurde, also einfach die 2 ausgeklammert. Ich frag mich halt nur, warum. Muss man immer eine 2 ausklammern oder muss man das ausklammern, was vor x steht? Wenn ja, warum?)

weiter mit der Lösung. Jetzt steht direkt unter der Umformung: )

Die Amplitude ist 3/2. Die Periode ist 2PI/2 = PI.

(Jetzt meine Frage: Ist ja gut und schön, aber wie kommt man darauf? Amplitude, hab ich ja wenigstens noch einigermaßen begriffen. Man nimmt den Wert, der vor Sinus steht (richtig?). Aber wie kommt man auf die Periode? Hat man bei 3/2sin(2x + PI) = 3/2sin(2(x+ PI/2)) aus 3/2sin(2(x+ PI/2)) aus (2(x+ PI/2)) das x weggelassen, anschließend steht dann da (2PI/2). Aber, so versteh ich das überhaupt nicht. Ich kann doch nicht einfach irgendwo irgendetwas weglassen … Also wie kommt man bei diesem Beispiel auf die Periode?

Weiter im Beispiel)

Den Graphen von f kann man jetzt ganz leicht skizzieren, (das ist für mich wirklich deprimierend, in diesem Zusammenhang von „leicht“ zu sprechen) wenn man zwei benachbarte Nullstellen x1 und x2 kennt: Der Graph von f entsteht aus dem Graphen der Funktion
g: x -> 3/2sin (2x) (mal’ne ganz neue Funktion … Ich frage entsetzt: Wo ist PI?? Wie kommt man jetzt dadrauf?) durch eine Verschiebung um –PI/2 parallel zur x-Achse. Damit findet man x1= -PI/2 und
x2= -PI/2 + 1/2*PI = 0

Und das wars. Den letzten Abschnitt hab ich gar nicht verstanden. Ich hoff mal auf die pädagogischen Fähigkeiten der WWW-Experten. Es ist wirklich nicht so, dass ich das nicht mal meinen Mathe-Lehrer gefragt hätte, im Gegenteil, aber der sagt dann einfach: Schau dir das zu Hause noch mal an in Ruhe, „mal mal den Graphen“ oder er erzählt mir, dass die Tendenz dazu geht, dass man sich neue Themengebiete selbst erschließt. Ich möchte hier jetzt nicht auf meinem Lehrer rumhacken und die Fehler bei ihm suchen, anstatt bei mir, er ist menschlich echt top, aber es ist in etwa so: Wenn man ihn fragt: „Ist das Haus gelb oder grün?“, sagt er: „Es hat einen Garten.“ Ihr seht, wir haben wirklich Spaß in Mathe,mal abgesehen davon, dass niemand was versteht und man oft das Gefühl bekommt, dass der Lehrer noch am wenigsten versteht. So gut wie meine kompletten Klassenkameraden haben Nachhilfe in Mathe, ich halt mich sogesehn noch ganz gut. Aber bei Themen, die näher an Physik als an Mathematik, also Algebra , liegen, tu ich mir sehr schwer.

Lange Rede, kurzer Sinn: Ich brauch eure Hilfe! Die lange Rede hat den Sinn, dass ihr es nachvollziehen könnt, warum ich mir ein ganzes Beispiel erklären lassen möchte und es nicht so aussieht, als ob ich meine Hausaufgaben, sozusagen, nicht gemacht hab.
Weiß nicht, wen ich sonst noch fragen könnte. So, werd ich mal nicht zu pathetisch…

Viele liebe Grüße und Dankeschön mal vorab, Mae

Hallo,

die Periode ist der kleinste Abstand, um die Funktion nach Rechts (oder auch Links) verschieben kannst, ohne dass sich an der Funktion was ändert.
Also Mathematisch: Wenn f(t+T) = f(t) für alle t gilt (und T minimal ist), ist T die Periode.

So, jetzt zum Beispiel, auch aus meinem Buch, das so viel
nix-sagend (für mich) ist. Ich schreibs mal ab:

Beispiel 1
Bestimme Amplitude und Periode der Funktion
f: x->3/2sin(2x+PI). Wie kann man sich den Graphen von f
aus dem Graphen der Sinusfunktion entstanden denken? Skizziere
den Graphen von f.

Die Amplitude ist einfach der Term, der vor dem Sinus steht, also hier 3/2. Das gilt, weil der Sinus maximal 1 wird. Wenn man die Amplitude als maximaler Abstand zwischen oberstem und unterstem Punkt definiert, dann ist sie doppelt so gross, also 3.

Für die Periode musst du wissen, dass der Sinus nach 360° = 2Pi periodisch ist. Dein Ansatz ist:
f(x) = 3/2 sin(2x+Pi) = f(x+T) = 3/2 sin(2(x+T) + Pi).
Da das für alle x gelten soll, dürfen sich die Argumente des Sinus nur um Vielfach von 2Pi unterscheiden.
Also:
(2x+Pi) - (2x+2T + Pi) = n * 2 * Pi
oder 2 T = 2 * n * Pi
also T = n * Pi.
Um T möglichst klein zu wählen, setzt du n = 1 und erhältst für die Periode:
T = Pi.

HTH,
Moritz

So, jetzt kommt die Lösung. Meine Frage dazu schreib ich mal
in (Klammern)!

Forme den Funktionsterm um: (Warum???)
3/2sin(2x + PI) = 3/2sin(2(x+ PI/2)).
(Ich hab jetzt soweit verstanden, wie der Term umgeformt
wurde, also einfach die 2 ausgeklammert. Ich frag mich halt
nur, warum. Muss man immer eine 2 ausklammern oder muss man
das ausklammern, was vor x steht? Wenn ja, warum?)

weiter mit der Lösung. Jetzt steht direkt unter der Umformung:
)

Die Amplitude ist 3/2. Die Periode ist 2PI/2 = PI.

(Jetzt meine Frage: Ist ja gut und schön, aber wie kommt man
darauf? Amplitude, hab ich ja wenigstens noch einigermaßen
begriffen. Man nimmt den Wert, der vor Sinus steht (richtig?).
Aber wie kommt man auf die Periode? Hat man bei 3/2sin(2x +
PI) = 3/2sin(2(x+ PI/2)) aus 3/2sin(2(x+ PI/2)) aus (2(x+
PI/2)) das x weggelassen, anschließend steht dann da (2PI/2).
Aber, so versteh ich das überhaupt nicht. Ich kann doch nicht
einfach irgendwo irgendetwas weglassen … Also wie kommt man
bei diesem Beispiel auf die Periode?

Weiter im Beispiel)

Den Graphen von f kann man jetzt ganz leicht skizzieren, (das
ist für mich wirklich deprimierend, in diesem Zusammenhang von
„leicht“ zu sprechen) wenn man zwei benachbarte Nullstellen x1
und x2 kennt: Der Graph von f entsteht aus dem Graphen der
Funktion
g: x -> 3/2sin (2x) (mal’ne ganz neue Funktion … Ich frage
entsetzt: Wo ist PI?? Wie kommt man jetzt dadrauf?) durch eine
Verschiebung um –PI/2 parallel zur x-Achse. Damit findet man
x1= -PI/2 und
x2= -PI/2 + 1/2*PI = 0

Und das wars. Den letzten Abschnitt hab ich gar nicht
verstanden. Ich hoff mal auf die pädagogischen Fähigkeiten der
WWW-Experten. Es ist wirklich nicht so, dass ich das nicht mal
meinen Mathe-Lehrer gefragt hätte, im Gegenteil, aber der sagt
dann einfach: Schau dir das zu Hause noch mal an in Ruhe, „mal
mal den Graphen“ oder er erzählt mir, dass die Tendenz dazu
geht, dass man sich neue Themengebiete selbst erschließt. Ich
möchte hier jetzt nicht auf meinem Lehrer rumhacken und die
Fehler bei ihm suchen, anstatt bei mir, er ist menschlich echt
top, aber es ist in etwa so: Wenn man ihn fragt: „Ist das Haus
gelb oder grün?“, sagt er: „Es hat einen Garten.“ Ihr seht,
wir haben wirklich Spaß in Mathe,mal abgesehen davon, dass
niemand was versteht und man oft das Gefühl bekommt, dass der
Lehrer noch am wenigsten versteht. So gut wie meine kompletten
Klassenkameraden haben Nachhilfe in Mathe, ich halt mich
sogesehn noch ganz gut. Aber bei Themen, die näher an Physik
als an Mathematik, also Algebra , liegen, tu ich mir sehr
schwer.

Lange Rede, kurzer Sinn: Ich brauch eure Hilfe! Die lange Rede
hat den Sinn, dass ihr es nachvollziehen könnt, warum ich mir
ein ganzes Beispiel erklären lassen möchte und es nicht so
aussieht, als ob ich meine Hausaufgaben, sozusagen, nicht
gemacht hab.
Weiß nicht, wen ich sonst noch fragen könnte. So, werd ich mal
nicht zu pathetisch…

Viele liebe Grüße und Dankeschön mal vorab, Mae

Auch hallo.

Mittlerweile hab ich rausgefunden, dass die Amplitude der
stärkste Ausschlag des Graphen nach oben und unten ist (wenn
falsch, bitte verbessern!!!).

Sieht gut aus. Vgl. http://de.wikipedia.org/wiki/Amplitude sowie http://de.wikipedia.org/wiki/Frequenz (okay, W**** ist nicht immer ein Quelle der Weisheit. Aber bei Formeln aus einer Formelsammlung kann man es riskieren :wink: )

Aber was ist eine Periode?

http://de.wikipedia.org/wiki/Periode_%28Physik%29

Bestimme Amplitude und Periode der Funktion
f: x->3/2sin(2x+PI). Wie kann man sich den Graphen von f
aus dem Graphen der Sinusfunktion entstanden denken? Skizziere
den Graphen von f.

Zur Kontrolle: http://www.jjam.de/Java/Applets/Mathematik/Funktions… @ „f(x) = 3/2*sin(2*x+pi)“

Forme den Funktionsterm um: (Warum???)

Weg. der Peridizität. Werte von Sinus- und Cosinusreihen wiederholen sich u.U. für bestimmte x-Werte.

3/2sin(2x + PI) = 3/2sin(2(x+ PI/2)).
weiter mit der Lösung. Jetzt steht direkt unter der Umformung:
)

Die Amplitude ist 3/2. Die Periode ist 2PI/2 = PI.

(Jetzt meine Frage: Ist ja gut und schön, aber wie kommt man
darauf? Amplitude, hab ich ja wenigstens noch einigermaßen
begriffen. Man nimmt den Wert, der vor Sinus steht (richtig?).

Scheint so :smile:

Aber wie kommt man auf die Periode? Hat man bei 3/2sin(2x +
PI) = 3/2sin(2(x+ PI/2)) aus 3/2sin(2(x+ PI/2)) aus (2(x+
PI/2)) das x weggelassen, anschließend steht dann da (2PI/2).
Aber, so versteh ich das überhaupt nicht. Ich kann doch nicht
einfach irgendwo irgendetwas weglassen … Also wie kommt man
bei diesem Beispiel auf die Periode?

Das Stichwort oben heisst Periodizität.

Weiter im Beispiel)

Den Graphen von f kann man jetzt ganz leicht skizzieren, (das
ist für mich wirklich deprimierend, in diesem Zusammenhang von
„leicht“ zu sprechen) wenn man zwei benachbarte Nullstellen x1
und x2 kennt: Der Graph von f entsteht aus dem Graphen der
Funktion
g: x -> 3/2sin (2x) (mal’ne ganz neue Funktion … Ich frage
entsetzt: Wo ist PI?? Wie kommt man jetzt dadrauf?) durch eine
Verschiebung um –PI/2 parallel zur x-Achse. Damit findet man
x1= -PI/2 und
x2= -PI/2 + 1/2*PI = 0

Man nimmt den Graphenzeichner von oben @ f(x) = 3/2*sin(2*x-pi/2)
Die Eingabe von „f(x) = 3/2*sin(2*x)-pi/2“ gibt zwar auch ein schönes Bild, aber einen Graphen ohne Nullstelle :wink:

HTH
mfg M.L.

Hallo,

Wenn man die Amplitude als maximaler Abstand zwischen oberstem und
unterstem Punkt definiert,

hmm… so ist sie aber nicht definiert… Die Amplitude einer Schwingung, die etwa durch a sin(b x + c) beschrieben wird, ist a… und nix anderes! Der maximale Abstand zwischen oberstem und unterstem Punkt wird Schwingungsweite genannt. Es gilt: Schwingungsweite = 2 * Amplitude = 2 a.

Sorry… so Kritiken an den Begrifflichkeiten sind immer so doof *lach*

Ansonsten find ich Deine Erklärung übrigens klasse.

Gruß
Martin

Auch hallo.

(okay, W**** ist
nicht immer ein Quelle der Weisheit.

Für mich schon ; ) Ich hab auch wegen der Periode bei Wikipedia geschaut, bin dann aber nicht auf Periode (Physik)gegangen, sondern auf Periodizität, weil da ja Mathematik hinter stand, bin weiter runtergegangen und dachte, dass sei nicht das, was ich suche. Hab ich mich wohl geirrt, ist ja immer dein „Stichwort“. Les ich mir jetzt gleich mal durch.

http://www.jjam.de/Java/Applets/Mathematik/Funktions…

Kann ich nicht öffnen. Also ich nehm an in dem großen Feld, das bei mir weiß ist, sollte nomalerweise der Graph abgebildet werden, richtig? Habs downgeloadet, ging trotzdem nicht. Liegt, schätz ich mal, an den Java Applets…

Dankeschön & Grüße, Mae

Hallo,

die Periode ist der kleinste Abstand, um die Funktion nach
Rechts (oder auch Links) verschieben kannst, ohne dass sich an
der Funktion was ändert.

Verstanden!

Also Mathematisch: Wenn f(t+T) = f(t) für alle t gilt (und T
minimal ist), ist T die Periode.

+T ist nach rechts und -T nach links?

Die Amplitude ist einfach der Term, der vor dem Sinus steht,
also hier 3/2. Das gilt, weil der Sinus maximal 1 wird. Wenn
man die Amplitude als maximaler Abstand zwischen oberstem und
unterstem Punkt definiert, dann ist sie doppelt so gross, also
3.

Verstanden!

Für die Periode musst du wissen, dass der Sinus nach 360° =
2Pi periodisch ist. Dein Ansatz ist:
f(x) = 3/2 sin(2x+Pi) = f(x+T) = 3/2 sin(2(x+T) + Pi).
Da das für alle x gelten soll, dürfen sich die Argumente des
Sinus nur um Vielfach von 2Pi unterscheiden.
Also:
(2x+Pi) - (2x+2T + Pi) = n * 2 * Pi
oder 2 T = 2 * n * Pi

Frage: Warum nicht (-2T)? Also, ich mein, vor der Klammer steht ja minus.

also T = n * Pi.

Und hier halt, warum nicht T = (-n) * Pi ?

Um T möglichst klein zu wählen, setzt du n = 1 und erhältst
für die Periode:
T = Pi.

Setzt man n immer =1? Was ist mit meinem (-n)? Oder ist da jetzt irgendein Denkfehler bei mir drin?

Vielen Dank Moritz!

Mae

Huhu,

Also Mathematisch: Wenn f(t+T) = f(t) für alle t gilt (und T
minimal ist), ist T die Periode.

+T ist nach rechts und -T nach links?

Gilt natürlich auch für links.

(2x+Pi) - (2x+2T + Pi) = n * 2 * Pi
oder 2 T = 2 * n * Pi

Frage: Warum nicht (-2T)? Also, ich mein, vor der Klammer
steht ja minus.

also T = n * Pi.

Und hier halt, warum nicht T = (-n) * Pi ?

Um T möglichst klein zu wählen, setzt du n = 1 und erhältst
für die Periode:
T = Pi.

Setzt man n immer =1? Was ist mit meinem (-n)? Oder ist da
jetzt irgendein Denkfehler bei mir drin?

Stimmt schon.
Das n soll nur bedeuten, dass die Periode sich soviele Male wiederholt.
Für n=1, erkennst du die ganze Periode.
Ab diesem Zeitpunkt, wiederholt sich sozusagen das Aussehen deiner Kurve. Für n=2, siehst du das gleiche Gebilde nochmal angeschlossen am ersten (n=1), usw.
Das minuszeichen spielt keine grosse Rolle, es bedeutet nur, dass sich die Funktion dann auf der linken Seite (vom Koordinatensystem)auch wiederholt.

Hallo RaL,

(2x+Pi) - (2x+2T + Pi) = n * 2 * Pi
oder 2 T = 2 * n * Pi

Frage: Warum nicht (-2T)? Also, ich mein, vor der Klammer
steht ja minus.

also T = n * Pi.

Und hier halt, warum nicht T = (-n) * Pi ?

Um T möglichst klein zu wählen, setzt du n = 1 und erhältst
für die Periode:
T = Pi.

Setzt man n immer =1? Was ist mit meinem (-n)? Oder ist da
jetzt irgendein Denkfehler bei mir drin?

Stimmt schon.
Das n soll nur bedeuten, dass die Periode sich soviele Male
wiederholt.
Für n=1, erkennst du die ganze Periode.
Ab diesem Zeitpunkt, wiederholt sich sozusagen das Aussehen
deiner Kurve. Für n=2, siehst du das gleiche Gebilde nochmal
angeschlossen am ersten (n=1), usw.
Das minuszeichen spielt keine grosse Rolle, es bedeutet nur,
dass sich die Funktion dann auf der linken Seite (vom
Koordinatensystem)auch wiederholt.

Meine Fragen:
Wenn ich n = 0,5 setze, seh ich dann nur die Hälfte der Periode?
Aber sonst, also in der Regel, immer n = 1 setzen?

Nochmal zu T
Also ist es egal ob T = -Pi oder T = Pi ist? Sprich, bei der Periode hab ich immer nur einen Betrag lTl , bei dem’s ja egal ist, ob er positiv oder negativ ist?

Nochmal danke, danke, danke

Mae

Hallo nochmal.

http://www.jjam.de/Java/Applets/Mathematik/Funktions…

Kann ich nicht öffnen. Also ich nehm an in dem großen Feld,
das bei mir weiß ist, sollte nomalerweise der Graph abgebildet
werden, richtig? Habs downgeloadet, ging trotzdem nicht.
Liegt, schätz ich mal, an den Java Applets…

Also minimale Voraussetzungen dafür sind z.B. IE, FF, Opera sowie MS Virtual Maschine (MS VM), Java Runtime Environment (von http://java.sun.com -> J2SE 5.0). Und die Berechtigung, Applets auszuführen :wink:
…oder man sucht sich ein anderes Programm zum Anzeigen von Graphen.

HTH
mfg M.L.

Was Allgemeines
Hallo!

Ich hab ja meine Funktionen der Form x->a*sin(bx-e). Kann ich die Berechnungen von Periode und Amplitude nicht allgemein ausdrücken?

also bei x->a*sin(bx-e)

ist einfach a = Amplitude. Bzw. das Doppelte, 2*a, wenn man den gesamten größten Ausschlag nach unten und oben als Amplitude ansieht. Richtig soweit?

Jetzt noch die Periode (T) (der kleinste Abstand, um den ich die Funktion nach rechts (oder links) verschieben kann, ohne dass sich was an der Funktion verändert).
f(x) = a*sin(bx-e)
f(x+T) = a*sin(b(x+T)-e)

(bx-e) – (bx + bT – e) = n* b * (-e)
-bT= b * n * (-e)
-T = n * (-e)

n setzt man = 1

-T = 1 * (-e)
-T = (-e)
T = e

Ist das so allgemein oder zu sehr vereinfacht, also falsch? Ich hab das jetzt anhand Moritz Bsp. gemacht. Geht’s so?

Grüße, Mae

Hallo Mae.

Ich hab ja meine Funktionen der Form x->a*sin(bx-e). Kann
ich die Berechnungen von Periode und Amplitude nicht allgemein
ausdrücken?

…ist einfach a = Amplitude.

Richtig.

Fuer die Periode rechnest Du

(b(x+T)-e) - (bx-e) = 2Pi

–> T = (2Pi)/b

Gruss,
klaus

Hallo Mausi/Klaus!

Also nur nochmal für mich ; ) Die Amplitudes ist gleich a und die Periode gleich T = (2Pi)/b ? Warum schreiben die das nicht direkt so in mein Buch… wär ja vielleicht mal sinnvoll.

Vielen Dank!

Hallo Mae.

Warum schreiben die das nicht
direkt so in mein Buch… wär ja vielleicht mal sinnvoll.

Vielleicht benutzt Du das falsche Buch? Ich habe spontan keine Empfehlung zur Hand, aber wenn Du eines suchst, dann frage doch hier im Forum danach.

Gruss,
klaus