Zeichnen der Kosinusfunktion

Lerne, wie man die Kosinusfunktion zeichnet, ihre wichtigsten Eigenschaften versteht und Transformationen erkundet.

Fortgeschritten25 MinLektion

Definition

Die Kosinusfunktion wird als geschrieben und erzeugt eine glatte, wellenförmige Kurve, die Sinuskurve genannt wird.
**Wichtige Eigenschaften von :**
EigenschaftWert
Amplitude
Periode (etwa )
Maximum bei
Minimum bei
Nullstellen
Der Kosinusgraph beginnt bei seinem Maximum, wenn :
Dies ist der wesentliche Unterschied zum Sinus, der bei Null beginnt.

Probier es gleich aus

Was ist der Wert von ?

Lösungsbeispiele

Zeichne einen vollständigen Zyklus von von bis .

1

Finde den Startpunkt

Punkt:

2

Finde die erste Nullstelle

Punkt:

3

Finde das Minimum

Punkt:

4

Finde die zweite Nullstelle

Punkt:

5

Finde den Endpunkt (zurück zum Maximum)

Punkt:

Häufige Fehler

Verwechslung der Startpunkte von Sinus und Kosinus

Warum es falsch ist: Sinus beginnt bei (nach oben gehend), während Kosinus bei seinem Maximum beginnt. Beide sind Sinuskurven, aber mit unterschiedlichen Startpunkten.

Richtig: Merke: (beginnt beim Maximum), (beginnt bei Null)

Falsche Richtung der Phasenverschiebung

Warum es falsch ist: Die Gleichung verschiebt nach RECHTS um , nicht nach links. Das Minuszeichen ist kontraintuitiv.

Richtig: verschiebt nach RECHTS; verschiebt nach LINKS

Vergessen, durch für die Periode zu teilen

Warum es falsch ist: Schüler denken manchmal, dass die Periode hat, aber Periode .

Richtig: Für gilt: Periode , nicht

Interaktive Visualisierung

Einheitskreis

Grad

0°

Bogenmaß

0

sin(θ)

0

cos(θ)

1

tan(θ)

0

Koordinaten (cos, sin)

(1, 0)

Klicke und ziehe, um den Winkel im Einheitskreis zu drehen.

Lineare Funktion erkunden

y = x
Steigung (m)1
Y-Achsenabschnitt (b)0
b
Lauf
Anstieg

Interaktiver Sandkasten

Interaktiver Grapher

Probiere diese Beispiele:

y = 2x + 1

m=2, b=1

Ausdrucksrechner

Probiere diese:

Verlauf

Noch keine Berechnungen

Übungsaufgaben

16 Aufgaben
Aufgabe 1 von 16
Einfach

Was ist der Wert von ?

Warum es wichtig ist

Die Kosinusfunktion modelliert unzählige reale Phänomene:
  • Schallwellen: Die Druckschwankungen bei Schall folgen Kosinusmustern
  • Wechselstrom: Der elektrische Strom in deinem Zuhause schwingt wie eine Kosinuswelle
  • Jahreszeitliche Temperaturen: Durchschnittstemperaturen im Jahresverlauf folgen einer Kosinuskurve
  • Pendelbewegung: Die horizontale Position eines schwingenden Pendels folgt
  • Lichtwellen: Elektromagnetische Strahlung kann mit Kosinusfunktionen modelliert werden
Das Verstehen von Kosinusgraphen hilft dir, jedes periodische Phänomen zu analysieren!

Anwendungen im echten Leben

Modellierung der Tagestemperatur

Die Tagestemperatur folgt einem Kosinusmuster, mit Höchsttemperatur am Nachmittag und Tiefsttemperatur in der Nacht.

Beispiel:

Wenn die Durchschnittstemperatur 20 Grad Celsius beträgt mit einer Schwankung von 10 Grad, und das Maximum um 15 Uhr auftritt, ist das Modell: wobei Stunden nach Mitternacht ist.

1Probiere es selbst

Eine Stadt hat eine Durchschnittstemperatur von 25 Grad Celsius mit einer Schwankung von 8 Grad. Das Maximum ist um 14 Uhr.

Wie hoch ist die Temperatur um Mitternacht (t = 0)?

Schritt 1: Schreibe den mathematischen Ausdruck

Verwende und finde :

Schall und Musik

Musikalische Töne werden durch Schallwellen erzeugt, die sinusförmigen Mustern folgen. Die Kosinusfunktion modelliert die Druckschwankung.

Beispiel:

Der Ton A4 (440 Hz) kann als modelliert werden, wobei die Zeit in Sekunden ist und die Amplitude.

2Probiere es selbst

Eine Schallwelle wird durch modelliert.

Was ist die Frequenz dieser Schallwelle?

Schritt 1: Schreibe den mathematischen Ausdruck

Verwende die Formel: Frequenz wobei :

Wichtige Erkenntnisse

  • 1Die Kosinusfunktion erzeugt eine Welle, die bei bei ihrem Maximum beginnt
  • 2Grundeigenschaften: Amplitude , Periode , Wertebereich
  • 3Für : Amplitude , Periode , Phasenverschiebung , vertikale Verschiebung
  • 4Kosinus ist eine horizontale Verschiebung von Sinus:

Häufig gestellte Fragen

Kosinus und Sinus haben die gleiche Form, aber unterschiedliche Startpunkte. Kosinus beginnt bei seinem Maximum (), während Sinus bei Null beginnt (). Mathematisch gilt: .
Kosinus und Sinus haben die gleiche Form, aber unterschiedliche Startpunkte. Kosinus beginnt bei seinem Maximum (), während Sinus bei Null beginnt (). Mathematisch gilt: .
Die Periode ist , weil Kosinus mithilfe des Einheitskreises definiert wird, und einmal um den Kreis zu gehen (360 Grad oder Radiant) bringt dich zurück zum Ausgangspunkt.
Eine negative Amplitude wie spiegelt den Graphen an der -Achse. Die Welle ist umgedreht: sie beginnt bei (Minimum) statt bei (Maximum).

Glossar

Amplitude
Die Höhe von der Mittellinie bis zum Maximum (oder Minimum). Für ist die Amplitude .
Periode
Die horizontale Länge eines vollständigen Zyklus. Für ist die Periode .
Phasenverschiebung
Eine horizontale Verschiebung des Graphen. Für beträgt die Verschiebung Einheiten nach rechts.
Vertikale Verschiebung
Das Verschieben des gesamten Graphen nach oben oder unten. Für wird die Mittellinie zu .
Sinuskurve
Eine wellenförmige Kurve wie Sinus oder Kosinus.

Mehr zu diesem Thema