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Aufgabe:

Berechnen Sie und tragen Sie die Antworten in die Lücken ein.

arccot(−1/√3) =

arctan(cot(4)) =


Problem/Ansatz:

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arccot(−1/√3) =x

−1/√3 =cot(x)

tan(x) = -√3

sin(x) / cos(x) = -√3

sin(x) / cos(x) = - ½√3 / ½

sin(60°)=½√3   ;   cos(60°)=½

sin(-60°)=-½√3   ;    cos(-60°)=½

60° → π/3

x=-⅓π

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arctan(cot(4)) kann ich nicht im Kopf lösen. Daher gucke ich mir f(x) = arctan(cot(x)) (schwarze "Kurve") an.

https://www.desmos.com/calculator/z9aqhficlv

Offensichtlich ist das eine "Sägezahn-Funktion" mit den y-Achsenabschnitten (2k+1)•π/2 und den Steigungen -1. (Warum das so ist, versteht man mit Tschakabumbas Antwort. )

Der gesuchte Wert ist -4 + 1,5π (In der Abbildung blau dargestellt.)

:-)

3 Antworten

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Fiona: Sicher weißt du, dass arc-Winkelfunktion die Umkehrung der jeweiligen Winkelfunktion ist. Wenn du jetzt noch die Definitionen der Winkelfunktionen im rechtwinkligen Dreieck kennst, helfen dir diese Skizzen

blob.png

beim Ausfüllen dieser Tabelle:


30°45°60°
sin


cos



tan


cot


Dann kannst du Aufgaben dieser Art meistens lösen.

Avatar von 123 k 🚀
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Aloha :)

zu a) In einem rechtwinkligen Dreieck ist der Cotangens das Verhältnis von Ankathete zu Gegenkathete. Wir stellen uns also ein rechtwinkliges Dreieck mit der Ankathete \(a=1\) und der Gegenkathete \(b=\sqrt3\) vor. Nach Pythagoras gilt dann für die Hypotenuse:$$c^2=a^2+b^2=1^2+(\sqrt3)^2=1+3=4\implies c=2$$Das Verhältnis von Ankathete \(a=1\) zu Hypotenuse \(c=2\) ist der Cosinus. Und den Cosinus von \(\frac12\) kennt man auswendig:$$\cos\alpha=\frac12\implies\alpha=60^\circ=\frac16\cdot360^\circ\equiv\frac16\cdot2\pi=\frac\pi3$$Wenn wir noch das Minuszeichen im Argument der Arcus-Cotangens-Funktion berücksichtigen, erhalten wir:$$\pink{\operatorname{arccot}\left(-\frac{1}{\sqrt3}\right)=-\frac\pi3}$$

zu b) Die Co-Funktionen haben ihren Namen daher, dass man im rechtwinkligen Dreieck zum complementären Winkel übergeht, das ist der andere Nicht-90-Grad-Winkel:$$\cos(x)=\sin\left(\frac\pi2-x\right)$$$$\sin(x)=\cos\left(\frac\pi2-x\right)$$$$\tan(x)=\cot\left(\frac\pi2-x\right)$$$$\cot(x)=\tan\left(\frac\pi2-x\right)$$

Damit ist die Aufgabe gelöst:$$\arctan\left(\cot(4)\right)=\arctan\left(\tan\left(\frac\pi2-4\right)\right)=\frac\pi2-4+\mathbb Z\cdot\pi$$Der Term \(\mathbb Z\cdot\pi\) kommt daher, dass die Tangens-Funktion \(\pi\)-periodisch ist. Per Definition hat man sich darauf geeinigt, dass der Rückgabewert der Arcus-Tangens-Funktion im Intervall \((-\frac\pi2;\frac\pi2)\) liegt. Daher lautet das dadurch eindeutig gewordene Ergebnis:$$\pink{\arctan(\cot(4))=\frac{3\pi}{2}-4}$$

Avatar von 152 k 🚀

die Arcus-Tangens-Funktion \(\pi\)-periodisch

Flüchtigkeitsfehler sind auch Fehler.

Danke dir fürs Aufpassen und Bescheidsagen ;)

Flüchtigkeitsfehler sind auch Fehler.

Gut, dass es Euer Gestrengen gibt.

In severitate vestra semper veritas - doleo.

Hallo,

jetzt ist mir auch klar, wieso eine Sägezahn-Funktion vorliegt.

:-)

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Hallo,

benutze doch dafür den Taschenrechner,

bei einigen Rechnern cot -1 (-1/ \( \sqrt{3} \)  ),

                                    tan -1  ( cot(4))  

Avatar von 40 k
benutze doch dafür den Taschenrechner,

Das wäre der Offenbarungseid.

Zu meiner Schulzeit wusste man noch in Klasse 10, dass cot(x) = 1 / tan(x) ist.

Man kannte auch denjenigen Winkel x, für den cot(x)= 1/√3 ist (das ist nämlich jener Winkel, für den tan(x)=√3 gilt.

Man kannte auch denjenigen Winkel x, für den cot(x)= 1/√3

Das bestreite ich:

Man lernte die sin und cos-Werte für 30°,60°, 90°, weil die gut zu merken waren:

1/2*√1, 1/2*√2, 1/2*√3

tan und cot-Werte mussten nicht gewusst werden.

... mussten nicht gewusst werden.

Kein Mensch muss müssen. (Lessing, Nathan der Weise)

Der Mensch ist das Wesen, welches will. (Schiller, Über das Erhabene)

sin und cos-Werte für 30°,60°, 90°, weil die gut zu merken waren:
1/2*√1, 1/2*√2, 1/2*√3

Noch besser wäre es, die richtigen Werte anzugeben.

Noch besser wäre es, die richtigen Werte anzugeben.

Danke, ich war unkonzentriert.

Korrektur: 30°, 45°, 60°.

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