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Es gilt $\arccos (\cos(x))=x$ für $x\in [0; \pi] $ und $\arccos(\cos(x) )=2\pi-x$ für $x\in [\pi;2\pi]$. Der Rest ergibt sich aus der Periodizität vom Cosinus.
Die zweite Gleichung ergibt sich, weil $\cos(2\pi-x)=\cos(x)$ und die Bildmenge vom Arkuskosinus nur $[0;\pi] $ ist, weshalb $\arccos(\cos(x)) $ keine Werte größer $\pi$ liefert, falls $x>\pi$.
@cauchy starke Antwort! Schön das ich auch hier im Forum immer wieder was dazulerne, danke dafür.😅
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maqu
04.10.2023 um 20:48
Das freut mich zu hören. :)
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cauchy
04.10.2023 um 20:49
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Man sollte meinen, dass arccos die Umkehrfunktion von cos ist, und dass deswegen \(\arccos(\cos x)=x\) für alle x. Stimmt aber nicht!
Sei \(\cos_{|[0,pi]}\) der cos, eingeschränkt auf das Intervall \([0,\pi]\). Von dieser eingeschränkten Funktion ist arccos die Umkehrfunktion. Drum ist \(\arccos(\cos x)=x\) nur für \(x\in [0,\pi]\). Das erklärt den Funktionsgraphen für \(x\in [0,\pi]\). Bekanntermaßen ist \(\cos(x)=\cos(-x)\). Daraus folgt: \(\arccos(\cos(x))=\arccos(\cos(-x))\). Also ergibt sich der Funktionsgraph für \(x\in [-\pi,0]\) durch Spiegelung des Funktionsgraph für \(x\in[0,\pi]\) an an der y-Achse. Insgesamt bildet der Funktionsgraph für \(x\in[-\pi,\pi]\) daher ein "spitzes Tal". Dieses "spitzes Tal" wiederholt sich immer wieder, denn \(\arccos(\cos x)\) ist \(2\pi\)-periodisch, denn der cos ist \(2\pi\)-periodisch ist. So kommt der Funktionsgraph zustande.