Funktionsterm einer trigonometrischen Funktion bestimmen

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1.4 Gegeben ist das Schaubild einer trigonometrischen Funktion. Bestimmen Sie einen möglichen Funktionsterm. (4 Punkte)

Diese Aufgabe enthält visuelle Inhalte: Ein kartesisches Koordinatensystem mit einer periodischen trigonometrischen Kurve (Wellenform). Die x-Achse ist von 0 bis 9 skaliert, die y-Achse zeigt Werte von -4 bis 2. Zentrale Merkmale des Graphen: Ein lokales Minimum liegt bei $(3, -4)$, ein lokales Maximum bei $(6, 2)$. Die Mittellinie der Schwingung liegt bei $y = -1$. Die Amplitude beträgt $3$. Die Periode beträgt $6$ Einheiten (Abstand zwischen zwei Maxima/Minima oder Nulldurchgängen gleicher Richtung). Der Graph schneidet die y-Achse bei $(0, -1)$ mit negativer Steigung.

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Schriftliche Lösung Schritt für Schritt

1
Schritt 1

In dieser Aufgabe sollen wir einen möglichen Funktionsterm für die abgebildete trigonometrische Funktion bestimmen. Schauen wir uns dazu den Graphen genau an.

Trigonometrische Funktion bestimmen

2
Schritt 2

Ein allgemeiner Ansatz für eine trigonometrische Funktion ist f von x gleich a mal Sinus von b mal Klammer auf x minus c Klammer zu plus d.

$$f(x) = a \cdot \sin(b \cdot (x - c)) + d$$
3
Schritt 3

Bestimmen wir zuerst die Ruhelage d. Diese liegt genau in der Mitte zwischen dem Hochpunkt bei y gleich zwei und dem Tiefpunkt bei y gleich minus vier.

4
Schritt 4

Wir berechnen d als Mittelwert: zwei plus minus vier geteilt durch zwei ergibt minus eins.

$$d = \frac{y_{max} + y_{min}}{2} = \frac{2 + (-4)}{2} = -1$$
5
Schritt 5

Als nächstes berechnen wir die Amplitude a. Das ist der Abstand von der Ruhelage zum Hochpunkt.

$$a = y_{max} - d = 2 - (-1) = 3$$
6
Schritt 6

Nun schauen wir uns die Periodenlänge p an. Der Abstand zwischen zwei Tiefpunkten bei x gleich zwei und x gleich zehn ist acht.

Bestimmung von b und c

$$p = 10 - 2 = 8$$

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