Vorgehensweise trigonometrische Gleichungen lösen?

Aufrufe: 319     Aktiv: 16.09.2024 um 15:37

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Hi, 

Ich habe wirklich schon alle möglichen Webseiten besucht, ChatGPT gefragt, war bei Math AI und habe zahlreiche YouTube-Videos angesehen und muss nun wohl endgültig zu dem Ergebnis kommen, dass ich wirklich zu dumm bin, die Herangehensweise vollständig zu verstehen. 

Es geht beispielsweise um die folgende Aufgabe: 

sin(2x) = -0,5 (Berechnung im Intervall (I = 0;2pi))

Meine Vorgehensweise war nun die folgende: 

Periodenlänge bestimmen: 

2pi/b = 2pi/2 = pi

sin(2x) = -0,5 I Substitution 

mit: 2x = u 

sin(u) = -0,5 IWTR

u = -pi/6 I Resubstitution 

mit: u = 2x

-pi/6 = 2x I*0,5

-pi/12 = x

Zunächst habe ich aufgegriffen, dass dieses Ergebnis sich nicht innerhalb von I befindet. 

Ab da wusste ich nicht mehr genau weiter. Ich habe in einem YouTube-Video gehört, die erste Lösung erhält man dann über die Berechnung mit (halber Periodenlänge - x): 

Halbe Periodenlänge hier: pi/2 

somit x1= pi/2 - (-pi/12) = pi/2 + pi/12 = 7pi/12

Damit hätten wir x1 und soweit ich weiß, berechnet man weitere Lösungen dann allgemein mit: 

x= 7pi/12 * k*pi (k Element Z)

aber es gibt ja dann immer noch eine zweite Lösung, mit der man dann eine weitere allgemeine Gleichung für die weiteren Lösungen aufstellen kann. Wie berechne ich diese nun ? 

Laut Lösung (OHNE Lösungsweg, das ist eben mein großes Problem) müsste nämlich die nächste Lösung (nach 7pi/12) 11pi/12 sein und durch Ausprobieren am Taschenrechner bin ich auf 3pi/2 - 7pi/12 = 11pi/12 gekommen, aber ich verstehe nicht, wie sich dies ergibt, bzw. was eben der Ansatz für diesen Schritt ist. 

Kann jemand hier meinen Fehler erkennen, bzw. auffinden, woran mein Verständnis hängen bleibt? 

LG und Herzlichen Dank im Voraus.

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Erstmal ist es unnötig soviel Zeit mit KI und Videos zu vergeuden.
$u=2x$ ist schonmal gut, dann geht es also um $\sin(u)=-0.5$ mit $u\in [0,4\pi]$.
Ganz grobe Skizze zeigt sofort: es gibt 4 Lösungen für $u$, wobei zwei davon die gleichen sind wie die anderen, nur um $2\pi$ verschoben.
Nun kommt das erste (und einzige!!) Mal Technik ins Spiel: löse $\sin u=-0.5$ mit TR, ergibt $u=-\frac\pi6$.
Dann gibt es die Formel $\sin u=\sin (\pi -u)$, was Du an der Skizze siehst: die gesuchte zweite Stelle liegt bez. der ersten symmetrisch zu $\pi$.
Also: $\pi-u=-\frac\pi6$, d.h. $u=\frac{7\pi}6=u_2$. $u=-\frac{\pi}6$ liegt nicht im gewünschten Intervall, verwenden also $u_1= -\frac{\pi}6+2\pi$.
Damit haben wir $u_1=\frac{11\pi}6, u_2=\frac{7\pi}6, u_3=u_1+2\pi, u_4=u_2+2\pi$ und daraus eben die zugehörigen Werte für $x$.
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Hey, Dankeschön für deine Antwort! Ich bin nur irgendwie ein wenig verwirrt weil ich immer noch nicht ganz verstehe, wie man auf 11pi/12 kommt und der Lösungsvorschlag pi/6 nicht als Lösung aufführt... Aber danke für die Veranschaulichung mit der Symmetrie! :) LG   ─   userdb718d 28.07.2024 um 14:27

Ja, das stimmte auch so nicht, weil $u=-\frac{\pi}6$ ja nicht im Intervall liegt. Um $2\pi$ verschieben gibt das obige $u_1$ (in Antwort korrigiert).   ─   mikn 28.07.2024 um 16:35

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