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Mathe

Die Periode: f(x) = sin(b · x)

Der Faktor b im Inneren staucht oder dehnt die Welle in der Breite. Er bestimmt die Periode.

  • ca. 11 Minuten
  • Klasse 10
  • Niveau: Plus

Das lernst du heute

  • Ich berechne die Periode aus b mit 360° : b.
  • Ich lese Amplitude und Periode aus f(x) = a · sin(b · x) ab.
  • Ich beschreibe einen Vorgang mit einer Sinusfunktion.

Das brauchst du schon: Vielleicht hilft dir zuerst diese Lektion: Die Amplitude: f(x) = a · sin x

Multiplizierst du den Winkel x mit einer Zahl b, ändert sich die Breite der Welle: f(x) = sin(b · x). Bei b = 2 durchläuft die Funktion ihre Welle doppelt so schnell. Die Periode wird halb so lang: 360° : 2 = 180°.

Allgemein gilt für positive b: Die Periode von f(x) = sin(b · x) ist 360° : b. Ein größeres b bedeutet eine kürzere Periode. Ein kleineres b dehnt die Welle.

Beide Faktoren zusammen: f(x) = a · sin(b · x) hat die Amplitude |a| und die Periode 360° : b. Beispiel: Bei einem Riesenrad ist die Höhe einer Gondel über der Radmitte h(t) = 10 · sin(30 · t) mit t in Minuten. Negative Werte bedeuten: unter der Mitte. Die Amplitude ist 10 m. Die Periode ist 360 : 30 = 12 Minuten.

Je größer b, desto kürzer die Periode.
b12340,5
Periode 360° : b360°180°120°90°720°

Eigenschaften von f(x) = 3 · sin(2x)

  1. Amplitude: |a| = 3.
  2. Periode: 360° : 2 = 180°.
  3. f(45°) = 3 · sin 90° = 3. Das ist der Höchstwert.
  4. f(90°) = 3 · sin 180° = 0.
  5. f(135°) = 3 · sin 270° = −3. Das ist der Tiefstwert.

Ich verstehe das noch nicht

Such dir aus, was dir hilft.

Noch einfacher erklärt

Die Zahl b vor dem x macht die Welle schmaler oder breiter.

Die Periode ist 360° geteilt durch b.

Größeres b heißt kürzere Periode.

Ein Beispiel

Beispiel

Zwei Töne: Beim höheren Ton schwingt die Luft öfter pro Sekunde. Die Periode ist kürzer. In der Funktion entspricht das einem größeren b.

Schritt für Schritt

Wir bestimmen die Periode von f(x) = sin(4x)

  1. Hier ist b = 4.
  2. Periode = 360° : 4 = 90°.
  3. Probe: sin(4 · 90°) = sin 360° = 0. Der Anfangswert kehrt zurück.

Mit einem Bild erklärt

bPeriode 360° : b
2180°
3120°
490°
660°

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Ausprobieren

Jetzt zusammen

Wir lösen die Aufgabe gemeinsam. Nutze die Hilfen, wenn du sie brauchst.

Wie groß ist die Periode von f(x) = sin(3x) in Grad?

Zeig mir den ersten Schritt

Teile 360° durch b.

Lösung ansehen

Lösung: 120

360 : 3 = 120.

Üben

Jetzt du

Jetzt probierst du es allein.

Wie groß ist b, wenn f(x) = sin(b · x) die Periode 60° hat?

Zeig mir den ersten Schritt

360° : b = 60°.

Lösung ansehen

Lösung: 6

b = 360 : 60 = 6.

Tipp: Bei sin(b · x) setzt du zuerst b · x ein und berechnest dann den Sinus dieses Winkels.

Merksatz: f(x) = a · sin(b · x): Amplitude |a|, Periode 360° : b.

Typischer Fehler: Viele meinen, ein größeres b mache die Periode länger. Es ist umgekehrt. Mit größerem b läuft die Welle schneller. Die Periode ist 360° : b, also kürzer.

Prüfen

Mini-Quiz

5 kurze Fragen, ohne Noten. Bei jeder Frage kannst du dir die Lösung ansehen.

Frage 1 Welche Periode hat f(x) = sin(0,5 · x)?
Lösung ansehen

Lösung: 720°

Frage 2 Wie groß ist f(30°) für f(x) = 2 · sin(3x)?

Zeig mir den ersten Schritt

Rechne 3 · 30° = 90°.

Lösung ansehen

Lösung: 2

f(30°) = 2 · sin 90° = 2.

Frage 3 Je größer b, desto länger ist die Periode von sin(b · x).
Lösung ansehen

Lösung: Stimmt nicht

Frage 4 Bei einem Riesenrad ist h(t) = 10 · sin(30 · t) mit t in Minuten. Wie viele Minuten dauert eine Periode?

Zeig mir den ersten Schritt

Periode = 360 : b mit b = 30.

Lösung ansehen

Lösung: 12

360 : 30 = 12 Minuten.

Frage 5 f(x) = 5 · sin(2x). Welche Aussage stimmt?
Lösung ansehen

Lösung: Amplitude 5, Periode 180°

Geschafft

Bei f(x) = a · sin(b · x) steuert a die Höhe und b die Breite der Welle. Die Periode ist 360° : b.

Zum Schluss

Kannst du das schon?

Hake ab, was du schon kannst. Was noch fehlt, schaust du dir einfach noch einmal an.

Zum Ausdrucken

Übungsheft Sinusfunktion und periodische Vorgänge

Kurz erklärt, 49 Aufgaben in drei Stufen und alle Lösungen. Kostenlos.

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