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 zeigt den Graphen einer periodischen Funktion. Die x-Achse ist von 0 bis 9 beschriftet, die y-Achse von -4 bis 2. Der Graph hat einen Hochpunkt bei etwa $x = 6$ mit $y = 2$ und einen Tiefpunkt bei etwa $x = 2$ mit $y = -4$. Der Mittelwert (Mittellinie) der Schwingung liegt bei $y = -1$. Der Graph schneidet die y-Achse bei $(0, -1)$ und die x-Achse in der Nähe von $x = 4.5$ und $x = 7.5$. Die Wellenform deutet auf eine Sinus- oder Kosinusfunktion hin. Das Gitter hilft beim Ablesen der Werte: Die Amplitude beträgt 3 (Abstand von -1 bis 2), und die Periode scheint 8 Einheiten zu sein (Abstand zwischen zwei aufeinanderfolgenden Maxima oder Minima, oder die doppelte Distanz zwischen Minimum bei 2 und Maximum bei 6).

Animierte Videolösung

Die erste Hälfte ist kostenlos, die komplette Lösung gibt es in der App.

Schriftliche Lösung Schritt für Schritt

1
Schritt 1

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

Trigonometrische Funktion bestimmen

2
Schritt 2

Die allgemeine Form einer Sinusfunktion 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

Zuerst bestimmen wir die Mittellinie d. Der höchste Wert liegt bei zwei und der tiefste bei minus vier.

4
Schritt 4

Die Mittellinie liegt genau in der Mitte dieser Extremwerte. Wir rechnen zwei plus minus vier geteilt durch zwei.

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

Die Mittellinie liegt also bei y gleich minus eins. Als nächstes bestimmen wir die Amplitude a.

6
Schritt 6

Die Amplitude ist der Abstand vom Maximum zur Mittellinie. Also zwei minus minus eins gleich drei.

$$a = 2 - (-1) = 3$$
7
Schritt 7

Nun schauen wir uns die Periode p an. Ein vollständiger Wellendurchlauf findet zum Beispiel von einem Wellental zum nächsten statt.

Parameter b und Periode

$$a = 3, \quad d = -1$$

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