Trigonometrische Funktionen

Aufgaben mit Lösungsweg

  1. Ableitung bestimmen: Berechne die Ableitung der folgenden Funktion: $f (x) = \sin (x^2 - 4x) \cdot x^4$. Welche ist die Ableitung dieser Funktion?
  2. Ableitung bestimmen: Berechne die Ableitung der Funktion $f(x) = 2x \cdot \sin x$.
  3. Periodenlänge bestimmen: Eine der beiden Abbildungen stellt das Schaubild mit der Gleichung $y = a \cos ( k x ) + b$ dar. Begründen Sie, welche das ist und bestimmen Sie $a$, $b$ und $k$. Die Periodenlänge soll angegeben werden.
  4. Obere Schranke bestimmen: Die Funktion $f(x) = 3 \sin(x-1) - 1$ ist gegeben. Gib die kleinste obere Schranke der Funktion an.
  5. Ableitung berechnen: Berechne die Ableitung der Funktion $f(x) = \sin x + \frac{7}{3} \cdot \cos x$.
  6. Anzahl der Wendepunkte bestimmen: Untersuche das Schaubild der Funktion $f$ mit $f(x) = 2x + \sin x$ für $0 \leq x \leq \pi$ auf Hoch-, Tief- und Wendepunkte. Wie viele Wendepunkte gibt es?
  7. Streckungsfaktor x-Richtung: Das Schaubild von $f(x) = 4 \cdot \sin[2(x-1)] + 3$ entsteht aus dem Schaubild der Sinusfunktion durch Streckungen und Verschiebungen in $x$- und $y$-Richtung. Bestimme die Werte der Streckungen und Verschiebungen. Gib d
  8. Ableitung mit Kettenregel: Berechne die Ableitung der Funktion $f(x) = \sin(x^2)$. Welche der folgenden Möglichkeiten ist die richtige Lösung?
  9. Ableitungen komplexer Funktionen: Berechne jeweils die Ableitungen folgender Funktionen: a) $f(x) = \sin(3x^2 + 1)$ b) $g(x) = \sin^2(x)$ c) $h(x) = \cos(\frac{1}{x})$ Welches der folgenden ist die richtige Lösung?
  10. Amplitude bestimmen: Bestimme jeweils die Periode $p$ und die Amplitude $A$: a ) $f(x) = 5 \cdot \sin \left[ \frac{1}{2} (x + \pi) \right] - 1$ b ) $g(x) = - \sin \left( 2x + \frac{\pi}{6} \right)$ c ) $h(x) = - 3 \cdot \sin (- 2 \pi x - 0,2
  11. Extremstelle mit Maximum: Untersuche die Funktion $f(x) = -\frac{1}{2} \cos^2 x$ für $0 \leq x \leq \pi$ auf Extremstellen. Gib die Stelle an, an der die Funktion $f$ ein Maximum hat (gerundet auf 2 Nachkommastellen).

Wichtige Begriffe

Krümmung
Stell dir vor, du fährst mit dem Auto eine kurvige Straße entlang: Wenn du das Lenkrad nach links einschlägst, fährst du eine Linkskurve. Drehst du es nach rechts, fährst du eine Rechtskurve. Genau da
Krümmungsverhalten
Beim **Krümmungsverhalten** untersuchst du, in welchen Bereichen der Graph einer Funktion wie eine Linkskurve oder eine Rechtskurve verläuft. Stell dir vor, du fährst mit einem Fahrrad oder Auto den G
Sinusfunktion
Die Sinusfunktion ist die Funktion, die jedem Winkel α ∈ ℝ MathType@MTEF@5@5@+= feaagGart1ev2aaatCvAUfeBSjuyZL2yd9gzLbvyNv2CaerbuLwBLn hiov2DGi1BTfMBaeXatLxBI9gBaerbd9wDYLwzYbItLDharqqtubsr 4rNCHbGeaG
Extrempunkte
Worum geht es hier? Stell dir den Graphen einer Funktion wie eine Achterbahnfahrt vor, bei der es bergauf und bergab geht. Die **Extrempunkte** sind dabei die höchsten Gipfel und die tiefsten Täler di
Kosinusfunktion
Die einfachste Form der Kosinus-Funktion sieht erstmal so aus: f ( x ) = cos ( x ) MathType@MTEF@5@5@+= feaagKart1ev2aqatCvAUfeBSjuyZL2yd9gzLbvyNv2CaerbuLwBLn hiov2DGi1BTfMBaeXatLxBI9gBaerbd9wDYLwzYbI
Periode
Worum geht's hier? Bei trigonometrischen Funktionen wie Sinus und Kosinus wiederholt sich der Graph immer wieder in einem regelmäßigen Abstand. Stell dir eine Welle im Wasser vor, die immer gleich aus
Amplitude
Worum geht's hier eigentlich? Bei wellenförmigen Funktionen, wie der Sinus- oder [[Kosinusfunktion]], beschreibt die **Amplitude** den größten Abstand, den die Kurve von ihrer Mittellinie (meist die x
Definitionsmenge
Worum geht es hier? Die **Definitionsmenge** (oft mit $D$ oder $\mathbb{D}$ abgekürzt) gibt an, welche $x$-Werte du in eine mathematische Funktion einsetzen darfst. Nicht jede Zahl ist nämlich überall
Wendepunkt
Ein **Wendepunkt** ist ein ganz besonderer Punkt auf dem Graphen einer Funktion. Stell dir vor, du fährst mit dem Fahrrad eine kurvige Straße entlang. Zuerst fährst du eine Rechtskurve, dann wechselst
Wertemenge
Die Wertemenge W gibt die Menge der Funktionswerte f(x) an, die von einer Funktion angenommen werden. Asymptoten beschreiben wiederum Lücken in der Wertemenge, die wie bei der Definitionslücke mit \ {
Bogenmaß
Stell dir vor, du misst eine Strecke: Du kannst sie in Kilometern angeben oder in Meilen. Die physikalische Länge bleibt absolut gleich, nur die Zahl und die Einheit ändern sich. Genauso ist es bei Wi
Kettenregel
Die Kettenregel brauchen wir, wenn wir eine Funktion ableiten müssen, die aus zwei oder mehr ineinander verschachtelten Funktionen besteht. Man nennt das auch eine **verkettete Funktion**. Das Ziel is
Monotonie
Kurz und einfach erklärt: Die **Monotonie** beschreibt, in welchen Bereichen (Intervallen) der Graph einer Funktion nach oben klettert oder nach unten fällt. Stell dir vor, du gehst den Graphen von li
Symmetrie
Bei der Symmetrie von Funktionsgraphen untersuchen wir, ob ein Graph regelmäßige Spiegelungen oder Drehungen aufweist. Wenn du den Graphen an einer Linie falten oder um einen Punkt drehen kannst und e
Trigonometrische Funktionen
Worum geht's hier eigentlich? Stell dir Wellen im Meer, die Schwingung einer Gitarrensaite oder eine Fahrt im Riesenrad vor. All diese Dinge haben etwas gemeinsam: Sie wiederholen sich in einem regelm
Ableitung Trigonometrische Funktionen
Worum geht's hier eigentlich? Es geht darum, die Ableitungen der **trigonometrischen Funktionen** – also Sinus, Kosinus und Tangens – sicher zu beherrschen. Diese sind grundlegende Bausteine der Analy
Beziehung zwischen F, f und f'
Wie hängen eine Funktion $f$, ihre erste Ableitung $f'$ (die Steigung) und ihre zweite Ableitung $f''$ (die Krümmung) mathematisch zusammen? Wer diesen Code knackt, kann aus dem Graphen einer Funktion
Extremwertproblem
Bei **Extremwertproblemen** (oft auch **Optimierungsaufgaben** genannt) suchst du nach dem „bestmöglichen“ Ergebnis. In der Mathematik bedeutet das: Du willst für eine bestimmte Größe den größtmöglich
f(x) - Die Schreibweise
Bestimmt kennst du schon Gleichungen wie $y = 2x + 3$. Du setzt eine Zahl für $x$ ein, rechnest es aus und bekommst einen Wert für $y$. Nun taucht plötzlich diese neue Schreibweise auf: $f(x)$. Worum
Faktorregel: Ableitung
Worum geht's? Die Faktorregel ist eine der grundlegenden Ableitungsregeln. Wir brauchen sie immer dann, wenn eine Funktion einen konstanten Faktor besitzt, also eine feste Zahl, die mit einem variable

Erklärvideos

  • Sinus- und Cosinusfunktionen verändern
  • Übersicht f f´ f´´, Zusammenhänge der Funktionen/Graphen, Ableitungsgraphen | Mathe by Daniel Jung
  • Nullstellen bestimmen
  • Symmetrie / Spiegelung - zur y-Achse / zum Ursprung
  • Krümmungsverhalten einer Funktion, Wendepunkte, Änderung der Steigung | Mathe by Daniel Jung
  • Wendestellen (und Sattelpunkte) (veraltet)