Trigonometrie und Potenzgleichungen

Dieser Abschnitt widmet sich der Trigonometrie und Potenzgleichungen. Er beginnt mit einer Einführung in die grundlegenden trigonometrischen Funktionen Sinus, Kosinus und Tangens.

Definition: Sinus = Gegenkathete / Hypothenuse, Kosinus = Ankathete / Hypothenuse, Tangens = Gegenkathete / Ankathete

Der Sinussatz und der Kosinussatz werden vorgestellt, die wichtige Werkzeuge zur Lösung von Dreiecksaufgaben sind.

Formel: Sinussatz: a/sin$α$ = b/sin$β$ = c/sin$γ$, Kosinussatz: c² = a² + b² - 2ab·cos$γ$

Es werden auch Potenzgleichungen behandelt, wobei die Anzahl der Lösungen in Abhängigkeit von der Basis a diskutiert wird. Für a > 0 gibt es beispielsweise zwei Lösungen: x₁ = √a und x₂ = -√a.

Beispiel: Für die Gleichung cos$x$ = 1/3 wird die Lösungsmethode skizziert.

Der Abschnitt schließt mit Hinweisen zur Überprüfung von Lösungsdreiecken bei bestimmten trigonometrischen Aufgaben.

Sinus und Kosinus im Einheitskreis

Dieser Abschnitt behandelt die Darstellung von Sinus und Kosinus im Einheitskreis. Es wird der Zusammenhang zwischen Grad- und Bogenmaß erläutert.

Definition: 180° im Gradmaß entsprechen π im Bogenmaß.

Die Werte von Sinus und Kosinus werden für verschiedene Winkel im Einheitskreis visualisiert. Wichtige Eigenschaften und Symmetrien werden hervorgehoben:

Highlight: sin$180°-α$ = sin$α$, cos$180°-α$ = -cos$α$

Eine detaillierte Tabelle zeigt die Werte von Sinus und Kosinus für Winkel von 0° bis 360° in 15°-Schritten, sowohl im Grad- als auch im Bogenmaß.

Beispiel: sin$30°$ = 0,5 und cos$60°$ = 0,5

Die Periodizität der Sinus- und Kosinusfunktionen wird betont, mit einer Periodenlänge von 360°. Der Wertebereich beider Funktionen liegt zwischen -1 und 1.

Graphische Darstellung von Sinus und Kosinus

Dieser Abschnitt konzentriert sich auf die graphische Darstellung der Sinus- und Kosinusfunktionen. Die charakteristischen Merkmale beider Funktionen werden erläutert.

Highlight: Die Sinusfunktion ist punktsymmetrisch, während die Kosinusfunktion achsensymmetrisch ist.

Es wird die allgemeine Form einer Sinusfunktion vorgestellt: f$x$ = a · sin$b · (x+c$) + d. Die Bedeutung der Parameter a, b, c und d wird ausführlich erklärt:

• Parameter a beeinflusst die Amplitude
• Parameter b beeinflusst die Periode
• Parameter c verschiebt die Funktion entlang der x-Achse
• Parameter d verschiebt die Funktion entlang der y-Achse

Beispiel: f$x$ = 3 · sin$x$ streckt die Sinusfunktion in y-Richtung

Der Abschnitt schließt mit einer Einführung in Exponentialfunktionen und einem Vergleich zwischen linearem und exponentiellem Wachstum.

Definition: Beim linearen Wachstum ist die Differenz d = B$n$ - B$n-1$ konstant, beim exponentiellen Wachstum ist der Quotient q = B$n$ / B$n-1$ konstant.

Exponentialfunktionen und Logarithmen

Dieser Abschnitt behandelt Exponentialfunktionen und Logarithmen ausführlich. Es werden verschiedene Transformationen von Exponentialfunktionen erklärt:

Beispiel: f$x$ = a^x + e verschiebt die Funktion um e Einheiten in y-Richtung

Logarithmen werden als Umkehrfunktionen von Exponentialfunktionen eingeführt.

Definition: Der Logarithmus von b zur Basis a ist diejenige Zahl x, mit der man a potenzieren muss, um b zu erhalten: x = log_a$b$

Es wird die Äquivalenz zwischen Potenz-, Wurzel- und Logarithmengleichungen aufgezeigt:

Highlight: 3^4 = 81, √81 = 3^2, log_3$81$ = 4 sind äquivalente Aussagen

Der Abschnitt schließt mit einer Einführung in Exponentialgleichungen und deren Lösung mittels Logarithmen.

Beispiel: Lösung der Gleichung 5^$2x-3$ = 1 durch Logarithmieren

Zufallsgrößen und Wahrscheinlichkeitsverteilungen

Der letzte Abschnitt führt in die Grundlagen der Stochastik ein, mit Fokus auf Zufallsgrößen und deren Wahrscheinlichkeitsverteilungen.

Definition: Eine Zufallsgröße ist eine Funktion, die jedem Ergebnis eines Zufallsexperiments eine reelle Zahl zuordnet.

Die Produktregel für mehrstufige Zufallsexperimente wird erläutert:

Highlight: Die Gesamtanzahl der möglichen Ergebnisse ergibt sich aus dem Produkt der Anzahlen der Möglichkeiten für jede Stufe.

Es werden die Schritte zur Ermittlung einer Wahrscheinlichkeitsverteilung vorgestellt:

1. Definition der Zufallsgröße X
2. Bestimmung der möglichen Werte von X
3. Rechnerische Ermittlung der Wahrscheinlichkeitsverteilung

Beispiel: Eine Urne enthält 5 rote und 10 schwarze Kugeln. Es soll die Wahrscheinlichkeit berechnet werden, bei dreimaligem Ziehen 0, 1, 2 oder 3 rote Kugeln zu erhalten.

Dieser Abschnitt bietet eine solide Grundlage für das Verständnis von Zufallsgrößen und deren Wahrscheinlichkeitsverteilungen, die für weiterführende Konzepte in der Stochastik unerlässlich sind.

Wahrscheinlichkeitsrechnung

Die sechste Seite führt in die Wahrscheinlichkeitsverteilung und den Erwartungswert ein.

Example: Eine Urne enthält 5 rote und 10 schwarze Kugeln, aus der 3 Kugeln gezogen werden.

Definition: Der Erwartungswert beschreibt den Wert, den eine Zufallsvariable im Mittel annimmt.

Vocabulary: Zufallsvariable - eine Funktion, die jedem Ergebnis eines Zufallsexperiments eine reelle Zahl zuordnet.

Grundbegriffe der Stochastik Teil 1

Diese Seite führt die grundlegenden Begriffe der Stochastik ein.

Definition: Ein Zufallsexperiment ist ein Vorgang, dessen Ausgang ungewiss ist.

Vocabulary: Ergebnisraum - die Menge aller möglichen Ergebnisse eines Zufallsexperiments

Highlight: Die Wahrscheinlichkeit eines Ereignisses liegt immer zwischen 0 und 1.

Potenzfunktionen und Grundlagen der Mathematik

Dieser Abschnitt bietet eine umfassende Einführung in Potenzfunktionen und ihre Eigenschaften. Es werden grundlegende Regeln für das Potenzieren und Dividieren von Potenzen mit gleicher Basis oder gleichem Exponenten erläutert. Die allgemeine Formel für Potenzfunktionen wird vorgestellt: f$x$ = a·x^n.

Definition: Eine Potenzfunktion ist eine Funktion der Form f$x$ = a·x^n, wobei a und n reelle Zahlen sind und a ≠ 0.

Der Abschnitt geht auch auf Besonderheiten von Potenzfunktionen ein, wie ihre Symmetrieeigenschaften und Monotonie in Abhängigkeit vom Exponenten. Beispielsweise sind Funktionen mit negativem ungeradem Exponenten punktsymmetrisch und fallend.

Highlight: Wurzelfunktionen werden als spezielle Potenzfunktionen mit einem Bruch als Exponent eingeführt, z.B. f$x$ = √x bzw. f$x$ = x^$1/2$.

Abschließend wird das Konzept des Grenzwerts eingeführt, das das Verhalten von Funktionen an den Rändern ihres Definitionsbereichs beschreibt.

Beispiel: Der Grenzwert lim f$x$ = 1 für x → ∞ bei bestimmten Potenzfunktionen.