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Mathe

Sinus und Kosinus am Einheitskreis

Am Einheitskreis gelten Sinus und Kosinus auch für Winkel über 90°. Sie sind die Koordinaten eines Punktes auf dem Kreis.

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

Das lernst du heute

  • Ich beschreibe den Einheitskreis.
  • Ich lese sin und cos als Koordinaten eines Kreispunktes.
  • Ich gebe Werte für Sonderwinkel an.

Das brauchst du schon: Vielleicht hilft dir zuerst eine dieser Lektionen: Periodische Vorgänge im Alltag, Radius, Durchmesser, Umfang

Der Einheitskreis ist ein Kreis um den Ursprung (0|0) mit dem Radius 1. Wir wählen einen Winkel φ (sprich: phi). Er beginnt an der positiven x-Achse und wird gegen den Uhrzeigersinn gemessen. Sein Schenkel trifft den Kreis im Punkt P.

Fälle ein Lot von P auf die x-Achse. Das heißt: Zeichne von P aus eine Senkrechte zur x-Achse. So entsteht ein rechtwinkliges Dreieck mit der Hypotenuse 1. Dann ist sin φ = Gegenkathete : 1, also die y-Koordinate von P. Und cos φ = Ankathete : 1, also die x-Koordinate von P. Das ist deine bekannte Definition. Sie passt nur für Winkel zwischen 0° und 90°.

Der Einheitskreis erweitert sie auf alle Winkel: Der Punkt hat die Koordinaten P(cos φ | sin φ). Für φ über 90° sind die Werte teils negativ. So gilt sin 180° = 0 und cos 180° = −1.

S150°
Ein Winkel von 150°. Der Punkt auf dem Einheitskreis liegt links von der y-Achse, also ist cos 150° negativ.

Werte am Einheitskreis ablesen

  1. φ = 90°: Der Punkt liegt ganz oben, P(0|1). Also sin 90° = 1 und cos 90° = 0.
  2. φ = 180°: Der Punkt liegt ganz links, P(−1|0). Also sin 180° = 0 und cos 180° = −1.
  3. φ = 270°: Der Punkt liegt ganz unten, P(0|−1). Also sin 270° = −1 und cos 270° = 0.
  4. φ = 360°: Der Punkt ist wieder bei P(1|0). Also sin 360° = 0 und cos 360° = 1.

Ich verstehe das noch nicht

Such dir aus, was dir hilft.

Noch einfacher erklärt

Ein Kreis hat den Radius 1.

Der Punkt P wandert um den Kreis.

Seine Höhe ist sin φ. Seine Lage links oder rechts ist cos φ.

Ein Beispiel

Beispiel

Stell dir ein Rad mit dem Radius 1 m vor. Die Mitte ist der Ursprung. Ein Punkt am Rand ist bei 90° ganz oben. Seine Höhe über der Mitte ist 1 m, also ist sin 90° = 1.

Schritt für Schritt

Wir lesen sin und cos bei 270° ab

  1. Bei 270° liegt der Punkt P ganz unten auf dem Kreis.
  2. Die Koordinaten sind P(0|−1).
  3. Die y-Koordinate ist sin 270° = −1.
  4. Die x-Koordinate ist cos 270° = 0.

Mit einem Bild erklärt

Werte, auf Tausendstel gerundet.
φ0°30°60°90°120°150°180°210°240°270°300°330°360°
sin φ00,50,86610,8660,50−0,5−0,866−1−0,866−0,50
cos φ10,8660,50−0,5−0,866−1−0,866−0,500,50,8661

Zur Grundlage zurück

Ausprobieren

Jetzt zusammen

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

Wie groß ist sin 90°?

Zeig mir den ersten Schritt

Bei 90° liegt der Punkt ganz oben. P(0|1).

Lösung ansehen

Lösung: 1

Die y-Koordinate ist 1.

Üben

Jetzt du

Jetzt probierst du es allein.

Wie groß ist cos 180°?

Zeig mir den ersten Schritt

Bei 180° liegt der Punkt ganz links. P(−1|0).

Lösung ansehen

Lösung: -1

Die x-Koordinate ist −1.

Tipp: Der Sinus ist die Höhe des Punktes, der Kosinus seine Lage nach rechts oder links.

Merksatz: Am Einheitskreis (Radius 1) gilt P(cos φ | sin φ). sin φ ist die y-Koordinate, cos φ die x-Koordinate von P.

Typischer Fehler: Viele vertauschen die Koordinaten und meinen P(sin φ | cos φ). Richtig ist P(cos φ | sin φ). Der Kosinus steht zuerst, denn er ist die x-Koordinate.

Prüfen

Mini-Quiz

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

Frage 1 Wie groß ist sin 270°?

Zeig mir den ersten Schritt

Bei 270° liegt der Punkt ganz unten.

Lösung ansehen

Lösung: -1

Die y-Koordinate von P(0|−1) ist −1.

Frage 2 Welche Koordinaten hat der Punkt P am Einheitskreis zum Winkel φ?
Lösung ansehen

Lösung: P(cos φ | sin φ)

Frage 3 Wie groß ist sin 150°?
Lösung ansehen

Lösung: 0,5

Frage 4 sin 200° ist negativ.
Lösung ansehen

Lösung: Stimmt

Frage 5 Zwischen 0° und 180°: Bei welchem Winkel ist cos φ = 0?
Lösung ansehen

Lösung: 90°

Geschafft

Am Einheitskreis sind sin φ und cos φ die y- und die x-Koordinate des Punktes P. Dadurch gelten sie für alle Winkel.

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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