Trigonometrische Gleichung

Aufrufe: 857     Aktiv: 18.06.2019 um 18:06

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Ich habe eine alte Aufgabe, die in meinem Studium in der Klausur aus dem Jahr 2016 vorkam, die ich nicht ganz gut verstehen kann. Könnte mir sie vielleicht jemand erklären.
In der Aufgabenstellung sollte man rechnerisch mit Hilfe von Additionstheoreme nachweisen, dass diese Aufgabe keine Lösung hat oder doch eine Lösung hat. Hier ist die Aufgabe


1.3sin(x)*cos(x)+0.5sin^2(x)=1.25

 

Ich habe cos(x) in sqrt(1-sin^2(x)) umgewandelt und danach alles mit Hilfe von Substitution von sin^2(x)=u nach meiner Variable u umgewandelt, der Taschenrechner liefert eine Lösung im imaginären Bereich, also meine Diskriminante ist kleiner als Null, man könnte also sagen es gibt keine Lösung im reellen Bereich, aber irgenwie bin ich mit diesem Vorgehen nicht ganz zufrieden, weil das rein algebraische Lösung war, in der Aufgabe aber nach meiner Vermutung sollte man mehr die Additionstheoreme üben. Ich finde aber leider keinen anderen Weg. Vielleicht könnte mir jemand helfen. Vielen Dank für die Aufmerksamkeit.

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Hallo,

es gilt:

\(\sin(x)\cdot\cos(x)=\frac{1}{2}\sin(2x)\)

Damit kannst du deine Gleichung umformen:

\(1.3\cdot0.5\sin(2x)+0.5\sin^2(x)=1.25\)

Da der Sinus nur zwischen -1 und 1 laufen kann, also maximal 1 wird, kann deine linke Seite maximal 1.15 werden, also gibt es keine reelle Lösung :)

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Danke für die schnelle Antwort! Ich verstehe aber trotzdem nicht, warum soll die linke Seite maximal 1.15 und nicht 1 werden? Habe gedacht sie dürfte maximal 1 werden.

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Ich verstehe es immernoch nicht wie bist du/sind Sie auf 1.15 gekommen. :(

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Okay ich schätze es dir nochmal ab :)

Es gilt für jedes \(\varphi\in\mathbb{R}\):

\(\sin(\varphi)\leq1\)

und 

\(\sin^2(\varphi)\leq1\)

Somit hast du:

\(0.65\cdot\sin(2x)+0.5\cdot\sin^2(x)\leq 0.65+0.5=1.15\)

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P.S.: Die Gleichheit kann nie eintreten, denn der \(\displaystyle sin(2x) = 1 \Longleftrightarrow\quad (4k+1)\frac{\pi}{4} \) und \(\displaystyle sin(x) = 1 \Longleftrightarrow x = (4k+1)\frac{\pi}{2} \) für ganzzahliges \(\displaystyle k\). Da die Klammern vor den Brüchen nie null werden können (\(\displaystyle k = -\frac{1}{4}\not\in\mathbb{Z} \)) und wir beide Formen der Nullstellen gleichsetzen, so würden wir \(\displaystyle 2 = 4\) rauskriegen, Widerspruch! ;)   ─   einmalmathe 17.06.2019 um 23:38

* \(\displaystyle \sin(\cdots)\), nur ein kleiner Typo …   ─   einmalmathe 17.06.2019 um 23:43

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Jetzt hab ich es kappiert! Vielen Dank nochmal

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Gerne doch! :)   ─   endlich verständlich 17.06.2019 um 23:11

Wenn du mehr Analysis sehen willst, kannst du auch auf meinem YouTube Channel vorbeischauen, heißt auch "endlich verständlich" ;)   ─   endlich verständlich 17.06.2019 um 23:12

ok ich schaue jetzt mal nach   ─   hekk_tech 17.06.2019 um 23:14

Cool :)   ─   endlich verständlich 17.06.2019 um 23:26

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