Lösung 4.4:7c
Aus Online Mathematik Brückenkurs 1
K (Lösning 4.4:7c moved to Solution 4.4:7c: Robot: moved page) |
(Replaced figures with metapost figures) |
||
(Der Versionsvergleich bezieht 6 dazwischen liegende Versionen mit ein.) | |||
Zeile 1: | Zeile 1: | ||
- | + | Um die Gleichung <math>\cos 3x = \sin 4x</math> zu lösen, betrachten wir zuerst die allgemeine Gleichung | |
- | < | + | |
- | + | ||
- | + | ||
- | + | ||
- | + | ||
- | + | ||
- | + | ||
- | + | ||
- | + | {{Abgesetzte Formel||<math>\cos u=\cos v\,\textrm{.}</math>}} | |
- | + | Wir wissen, dass es für ein fixes ''u'' zwei Winkel auf dem Einheitskreis gibt, für welche die Gleichung erfüllt ist, nämlich <math>v=u</math> und <math>v=-u</math>. | |
+ | |||
+ | <center>{{:4.4.7c - Solution - Two unit circles with angles u and -u, respectively}}</center> | ||
+ | |||
+ | Jetzt drehen wir auf dem Einheitskreis den Winkel <math>\pi/2</math> gegen den Uhrzeigersinn. Die Gerade <math>x=\cos u</math> wird dann <math>y=\cos u</math> und die Winkel ''u'' und -''u'' werden <math>u+\pi/2</math> und <math>-u+\pi/2</math>. | ||
+ | |||
+ | <center>{{:4.4.7c - Solution - Two unit circles with angles u + π/2 and -u + π/2, respectively}}</center> | ||
+ | |||
+ | Die Winkel <math>u+\pi/2</math> und <math>-u+\pi/2</math> haben daher dieselbe ''y''-Koordinate und daher denselben Sinus. Also ist die Gleichung | ||
+ | |||
+ | {{Abgesetzte Formel||<math>\cos u = \sin v</math>}} | ||
+ | |||
+ | für ein fixes ''u'' erfüllt, wenn <math>v = \pm u + \pi/2</math>, und allgemein, wenn | ||
+ | |||
+ | {{Abgesetzte Formel||<math>v = \pm u + \frac{\pi}{2} + 2n\pi\,.</math>}} | ||
+ | |||
+ | In unseren Fall ist die Gleichung <math>\cos 3x = \sin 4x</math> erfüllt, wenn | ||
+ | |||
+ | {{Abgesetzte Formel||<math>4x = \pm 3x + \frac{\pi}{2} + 2n\pi\,\textrm{.}</math>}} | ||
+ | |||
+ | Also erhalten wir die allgemeinen Lösungen | ||
+ | |||
+ | {{Abgesetzte Formel||<math>\left\{\begin{align} | ||
+ | x &= \frac{\pi}{2} + 2n\pi\,,\\[5pt] | ||
+ | x &= \frac{\pi}{14} + \frac{2}{7}\pi n\,, | ||
+ | \end{align}\right.</math>}} |
Aktuelle Version
Um die Gleichung \displaystyle \cos 3x = \sin 4x zu lösen, betrachten wir zuerst die allgemeine Gleichung
\displaystyle \cos u=\cos v\,\textrm{.} |
Wir wissen, dass es für ein fixes u zwei Winkel auf dem Einheitskreis gibt, für welche die Gleichung erfüllt ist, nämlich \displaystyle v=u und \displaystyle v=-u.
Jetzt drehen wir auf dem Einheitskreis den Winkel \displaystyle \pi/2 gegen den Uhrzeigersinn. Die Gerade \displaystyle x=\cos u wird dann \displaystyle y=\cos u und die Winkel u und -u werden \displaystyle u+\pi/2 und \displaystyle -u+\pi/2.
Die Winkel \displaystyle u+\pi/2 und \displaystyle -u+\pi/2 haben daher dieselbe y-Koordinate und daher denselben Sinus. Also ist die Gleichung
\displaystyle \cos u = \sin v |
für ein fixes u erfüllt, wenn \displaystyle v = \pm u + \pi/2, und allgemein, wenn
\displaystyle v = \pm u + \frac{\pi}{2} + 2n\pi\,. |
In unseren Fall ist die Gleichung \displaystyle \cos 3x = \sin 4x erfüllt, wenn
\displaystyle 4x = \pm 3x + \frac{\pi}{2} + 2n\pi\,\textrm{.} |
Also erhalten wir die allgemeinen Lösungen
\displaystyle \left\{\begin{align}
x &= \frac{\pi}{2} + 2n\pi\,,\\[5pt] x &= \frac{\pi}{14} + \frac{2}{7}\pi n\,, \end{align}\right. |