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Bei einer Schneeschmelze Anfang April ließen sich die Pegelstände eines Stromes in guter Näherung durch eine trigonometrische Funktion beschreiben. Am 4. April wurde morgens um 8.00 Uhr ein Höchststand von 6,07 Meter gemessen. Einen Tag später um 15.00 Uhr war der Wasserstand am niedrigsten, er betrug 5,48 Meter. 

a) Skizziere den Verlauf des Pegelstandes im angegebenen Zeitraum.

b) Ermittle einen Term der Funktion. 

c) Welchen Pegelstand hatte demnach der Strom am 6.April um 12.00 Uhr?

d) Bestimme den mittleren Pegelstand für den 4.April zwischen 0.00 Uhr und 24.00 Uhr.


Versuche mir gerade trigonometrische Funktionen beizubringen. Hoffe das ich es nun anwenden kann wenn ich diese Aufgabe verstehe. Ich dachte mir die Amplitude (von SINUS) müsste doch die Hälfte von 6,07 - 5,48 Meter sein und die Periode 15:00 - 8:00 Uhr sein. Und sie dann noch in die richtigen Richtungen verschieben. Oder?

Vielen Dank

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So. Ich hoffe du hast noch Interesse an der Beantwortung deiner
Frage. Ist ja schon eine Weile her.
Dies ist keine so leichte Aufgabe.

Ich habe mir deine Beantwortung nicht so genau angeschaut
und möchte dir meine Lösung vorstellen.

a.) die Skizze

Bild Mathematik


Zunächst geht es darum die Zeit in eine Bogenmass-Einheit zu überführen.
Vorschlag für die Zeit.  Wir fangen am 4.4. um 0 Uhr an.
4.4. um 8 Uhr = 0 + 8/24 = 1/3
5.4. um 15 Uhr = 1 + 15/24 = 1.625

Der Hochpunkt bei 1/3 entspricht dem Bogenmass π / 2
Der Tiefpunkt bei 1.625 entspricht dem Bogenmass 3/2 π.

( 1/3  | 1.571 ) (  1.625 | 4.712 )

Es besteht ein linearer Zusammhang / Gerade zwischen diesen Punkten.
y = m * x + b

m = ( y1 - y2 ) / ( x1 - x2 ) = 0.7742 * π
b = 0.76

Bogenmass = 0.7742 * π * Zeit + 0.76

Eine sin Funktion pendelt um 0 und hat eine Amplitude von 1.
Wie du schon berechnet hast pendelt die Pegelfunktion um 5.775 m
und hat eine Amplitude von 0.295 m. Die Amplitude muss auf 0.295
gestaucht werden und auf 5.775 m angehoben werden.

pegelstand = 0.295 * sin ( x ) + 5.775 m
Jetzt muß noch der Bogenmasswert der Zeit eingesetzt werden
Pegelstand ( Zeit ) = 0.295 * sin (  0.7742 * π * Zeit + 0.76 ) + 5.775 m

Es ergibt sich obige Kurve.

c) Welchen Pegelstand hatte demnach der Strom am 6.April um 12.00 Uhr?

Umrechnung Zeit
6.4. 12 Uhr = 2 + 12/24 = 2.5

Pegelstand ( 2.5 ) = 0.295 * sin (  0.7742 * π * 2.5 + 0.76 ) + 5.775 m
Pegelstand ( 2.5 ) = 5.93 m

d) Bestimme den mittleren Pegelstand für den 4.April zwischen 0.00 Uhr und 24.00 Uhr.

Eine Integralrechnung. Hier wäre die Stammfunktion zu erstellen und dann
zwischen 0 und 1 zu integrieren.

Bin bei Bedarf gern weiter behilflich.

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