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Bogenmaß

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Das Bogenmaß \(\frac{5\pi}{12}\) entspricht dem Winkel a) \(68^\circ\) b) \(75^\circ\) c) \(78^\circ\) d) \(80^\circ\)

Denkanstöße

- Wie rechnet man ein Winkelmaß im Bogenmaß allgemein in Grad um? - Welcher Anteil des Vollkreises (\(2\pi\)) entspricht dem gegebenen Wert? - Denke an den Zusammenhang zwischen \(\pi\) und \(180^\circ\).

Lösung

1. Verwendung der Umrechnungsformel von Bogenmaß in Gradmaß: \(\alpha = x \cdot \frac{180^\circ}{\pi}\) 2. Einsetzen des gegebenen Bogenmaßes \(x = \frac{5\pi}{12}\): \(\alpha = \frac{5\pi}{12} \cdot \frac{180^\circ}{\pi}\) 3. Kürzen von \(\pi\) und Vereinfachen des Bruchs: \(\alpha = \frac{5 \cdot 180^\circ}{12} = 5 \cdot 15^\circ = 75^\circ\)

Antwort

b) \(75^\circ\)
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Wandle die folgenden Winkel vom Gradmaß \(\alpha\) in das Bogenmaß \(x\) um. Gib die Ergebnisse exakt als Vielfache von \(\pi\) an. a) \(\alpha = 30^\circ\) b) \(\alpha = 135^\circ\) c) \(\alpha = -210^\circ\) d) \(\alpha = 315^\circ\) e) \(\alpha = 1080^\circ\)

Denkanstöße

- Überlege dir, welcher Anteil eines Vollkreises (\(360^\circ\)) der gegebene Winkel ist. - Wie viel Bogenmaß entspricht einem halben Kreis (\(180^\circ\))? - Kürze die Brüche so weit wie möglich, um das Ergebnis elegant als Vielfaches von \(\pi\) zu schreiben.

Lösung

1. Anwendung der Umrechnungsformel \(x = \alpha \cdot \frac{\pi}{180^\circ}\) auf alle Teilaufgaben. 2. Berechnung für a): \(30^\circ \cdot \frac{\pi}{180^\circ} = \frac{30}{180}\pi = \frac{1}{6}\pi\). 3. Berechnung für b): \(135^\circ \cdot \frac{\pi}{180^\circ} = \frac{135}{180}\pi = \frac{3}{4}\pi\). 4. Berechnung für c): \(-210^\circ \cdot \frac{\pi}{180^\circ} = -\frac{210}{180}\pi = -\frac{7}{6}\pi\). 5. Berechnung für d): \(315^\circ \cdot \frac{\pi}{180^\circ} = \frac{315}{180}\pi = \frac{7}{4}\pi\). 6. Berechnung für e): \(1080^\circ \cdot \frac{\pi}{180^\circ} = \frac{1080}{180}\pi = 6\pi\).

Antwort

a) \(x = \frac{1}{6}\pi\) (oder \(\frac{\pi}{6}\)) b) \(x = \frac{3}{4}\pi\) c) \(x = -\frac{7}{6}\pi\) d) \(x = \frac{7}{4}\pi\) e) \(x = 6\pi\)
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Ein Punkt bewegt sich auf dem Einheitskreis gegen den Uhrzeigersinn. Dabei können die überstrichenen Winkel sowohl im Gradmaß \(\alpha\) als auch im Bogenmaß \(x\) angegeben werden. Vervollständige die folgende Tabelle durch Umrechnen der Winkelgrößen. <table> <tr> <td>Gradmaß \(\alpha\)</td> <td>\(120^\circ\)</td> <td></td> <td>\(225^\circ\)</td> <td></td> </tr> <tr> <td>Bogenmaß \(x\)</td> <td></td> <td>\(\frac{5\pi}{6}\)</td> <td></td> <td>\(\frac{5\pi}{3}\)</td> </tr> </table>

Denkanstöße

- Überlege dir, welcher Anteil des Vollkreises (\(360^\circ\) bzw. \(2\pi\)) der jeweilige Winkel ist. - Nutze den Zusammenhang, dass \(180^\circ\) genau dem Bogenmaß \(\pi\) entspricht. - Kannst du die Brüche im Bogenmaß kürzen, um die Rechnung zu vereinfachen?

Lösung

1. Umrechnung von \(120^\circ\) ins Bogenmaß: \(x = \frac{120^\circ}{180^\circ} \cdot \pi = \frac{2}{3}\pi\). 2. Umrechnung von \(\frac{5\pi}{6}\) ins Gradmaß: \(\alpha = \frac{5\pi}{6} \cdot \frac{180^\circ}{\pi} = 5 \cdot 30^\circ = 150^\circ\). 3. Umrechnung von \(225^\circ\) ins Bogenmaß: \(x = \frac{225^\circ}{180^\circ} \cdot \pi = \frac{5}{4}\pi\). 4. Umrechnung von \(\frac{5\pi}{3}\) ins Gradmaß: \(\alpha = \frac{5\pi}{3} \cdot \frac{180^\circ}{\pi} = 5 \cdot 60^\circ = 300^\circ\).

Antwort

Die fehlenden Werte lauten: - Für \(\alpha = 120^\circ\) ist \(x = \frac{2\pi}{3}\). - Für \(x = \frac{5\pi}{6}\) ist \(\alpha = 150^\circ\). - Für \(\alpha = 225^\circ\) ist \(x = \frac{5\pi}{4}\). - Für \(x = \frac{5\pi}{3}\) ist \(\alpha = 300^\circ\).
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Bestimme das Bogenmaß \(x\) für die folgenden Winkel im Gradmaß. Gib das Ergebnis als Vielfaches von \(\pi\) in Form eines gekürzten Bruches an. a) \(\alpha = 120^\circ\) b) \(\alpha = 315^\circ\) c) \(\alpha = -30^\circ\) d) \(\alpha = 270^\circ\) e) \(\alpha = 72^\circ\)

Denkanstöße

- Welchen Anteil am Vollkreis (\(360^\circ\)) nimmt der gegebene Winkel ein? - Ein gestreckter Winkel von \(180^\circ\) entspricht im Bogenmaß genau \(\pi\). - Kannst du den Bruch, der durch die Division mit \(180\) entsteht, so weit wie möglich kürzen?

Lösung

Die Umrechnung vom Gradmaß \(\alpha\) in das Bogenmaß \(x\) erfolgt über die Formel \(x = \alpha \cdot \frac{\pi}{180^\circ}\). 1. Einsetzen von \(\alpha = 120^\circ\): \(x = \frac{120\pi}{180} = \frac{2\pi}{3}\) 2. Einsetzen von \(\alpha = 315^\circ\): \(x = \frac{315\pi}{180} = \frac{7\pi}{4}\) 3. Einsetzen von \(\alpha = -30^\circ\): \(x = \frac{-30\pi}{180} = -\frac{\pi}{6}\) 4. Einsetzen von \(\alpha = 270^\circ\): \(x = \frac{270\pi}{180} = \frac{3\pi}{2}\) 5. Einsetzen von \(\alpha = 72^\circ\): \(x = \frac{72\pi}{180} = \frac{2\pi}{5}\)

Antwort

a) \(x = \frac{2\pi}{3}\) b) \(x = \frac{7\pi}{4}\) c) \(x = -\frac{\pi}{6}\) d) \(x = \frac{3\pi}{2}\) e) \(x = \frac{2\pi}{5}\)
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Wandle die gegebenen Winkelgrößen in das jeweils andere Maß (Gradmaß \(\alpha\) bzw. Bogenmaß \(x\)) um. Gib das Bogenmaß als Vielfaches von \(\pi\) an. a) \(\alpha = 72^\circ\) b) \(\alpha = -210^\circ\) c) \(x = \frac{4}{9}\pi\) d) \(x = -1{,}5\pi\)

Denkanstöße

- Welcher Zusammenhang besteht zwischen einem Vollkreis in Grad und im Bogenmaß? - Kannst du ein Verhältnis oder einen Dreisatz aufstellen, um die Einheiten umzurechnen? - Überlege dir, wie viel Radiant genau \(180^\circ\) entsprechen. - Achte bei der Rechnung auf die Vorzeichen; diese bleiben bei der Umrechnung erhalten.

Lösung

1. Zur Umrechnung von Gradmaß in Bogenmaß wird die Formel \(x = \alpha \cdot \frac{\pi}{180^\circ}\) verwendet. 2. Für a) ergibt sich \(72^\circ \cdot \frac{\pi}{180^\circ} = \frac{72}{180}\pi = \frac{2}{5}\pi\). 3. Für b) ergibt sich \(-210^\circ \cdot \frac{\pi}{180^\circ} = -\frac{210}{180}\pi = -\frac{7}{6}\pi\). 4. Zur Umrechnung von Bogenmaß in Gradmaß wird die Formel \(\alpha = x \cdot \frac{180^\circ}{\pi}\) verwendet. 5. Für c) ergibt sich \(\frac{4}{9}\pi \cdot \frac{180^\circ}{\pi} = \frac{4 \cdot 180^\circ}{9} = 80^\circ\). 6. Für d) ergibt sich \(-1{,}5\pi \cdot \frac{180^\circ}{\pi} = -1{,}5 \cdot 180^\circ = -270^\circ\).

Antwort

a) \(x = \frac{2}{5}\pi\) b) \(x = -\frac{7}{6}\pi\) c) \(\alpha = 80^\circ\) d) \(\alpha = -270^\circ\)
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Wandle die folgenden Winkelmaße vom Gradmaß in das Bogenmaß um. Gib das Ergebnis als Vielfaches von \(\pi\) in Form eines gekürzten Bruches an. a) \(\alpha = 240^{\circ}\) b) \(\beta = -150^{\circ}\) c) \(\gamma = 315^{\circ}\) d) \(\delta = 720^{\circ}\)

Denkanstöße

- Überlege dir, welcher Anteil eines Vollkreises (\(360^{\circ}\)) der gegebene Winkel ist. - Wie viel Radiant entsprechen einem halben Kreis mit \(180^{\circ}\)? - Du kannst das Verhältnis \(\frac{\text{Bogenmaß}}{\pi} = \frac{\text{Gradmaß}}{180^{\circ}}\) zur Umrechnung nutzen. - Denk beim Kürzen der Brüche an gemeinsame Teiler von Zähler und Nenner.

Lösung

1. Zur Umrechnung von Gradmaß \(\alpha\) in Bogenmaß \(x\) wird die Formel \(x = \alpha \cdot \frac{\pi}{180^{\circ}}\) verwendet. 2. Für \(\alpha = 240^{\circ}\) ergibt sich \(x = 240^{\circ} \cdot \frac{\pi}{180^{\circ}} = \frac{4}{3}\pi\). 3. Für \(\beta = -150^{\circ}\) ergibt sich \(x = -150^{\circ} \cdot \frac{\pi}{180^{\circ}} = -\frac{5}{6}\pi\). 4. Für \(\gamma = 315^{\circ}\) ergibt sich \(x = 315^{\circ} \cdot \frac{\pi}{180^{\circ}} = \frac{7}{4}\pi\). 5. Für \(\delta = 720^{\circ}\) ergibt sich \(x = 720^{\circ} \cdot \frac{\pi}{180^{\circ}} = 4\pi\).

Antwort

a) \(x = \frac{4}{3}\pi\) b) \(x = -\frac{5}{6}\pi\) c) \(x = \frac{7}{4}\pi\) d) \(x = 4\pi\)
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Vervollständige die folgende Tabelle, die den Zusammenhang zwischen dem Gradmaß \(\alpha\) und dem Bogenmaß \(x\) beschreibt. Gib das Bogenmaß jeweils als gekürzten Bruch mit \(\pi\) an. <table> <tr> <td>Gradmaß \(\alpha\)</td> <td>\(120^\circ\)</td> <td></td> <td>\(210^\circ\)</td> <td></td> <td>\(-45^\circ\)</td> </tr> <tr> <td>Bogenmaß \(x\)</td> <td></td> <td>\(\frac{3}{4}\pi\)</td> <td></td> <td>\(\frac{5}{3}\pi\)</td> <td></td> </tr> </table>

Denkanstöße

- Welcher Winkel im Bogenmaß entspricht einem halben Kreis (\(180^\circ\))? - Kannst du die Werte durch einfache Division oder Multiplikation von \(\pi\) bzw. \(180^\circ\) finden? - Überlege dir, welchen Bruchteil eines Halbkreises der gegebene Winkel darstellt. - Achte bei negativen Winkeln darauf, dass das Vorzeichen im Ergebnis erhalten bleibt.

Lösung

1. Zur Umrechnung von Gradmaß in Bogenmaß wird die Formel \(x = \alpha \cdot \frac{\pi}{180^\circ}\) verwendet. Für \(120^\circ\) ergibt sich \(120 \cdot \frac{\pi}{180} = \frac{2}{3}\pi\). Für \(210^\circ\) ergibt sich \(210 \cdot \frac{\pi}{180} = \frac{7}{6}\pi\). Für \(-45^\circ\) ergibt sich \(-45 \cdot \frac{\pi}{180} = -\frac{1}{4}\pi\). 2. Zur Umrechnung von Bogenmaß in Gradmaß wird die Formel \(\alpha = x \cdot \frac{180^\circ}{\pi}\) verwendet. Für \(\frac{3}{4}\pi\) ergibt sich \(\frac{3}{4} \cdot 180^\circ = 135^\circ\). Für \(\frac{5}{3}\pi\) ergibt sich \(\frac{5}{3} \cdot 180^\circ = 300^\circ\).

Antwort

Die fehlenden Werte sind: \(120^\circ \rightarrow \frac{2}{3}\pi\) \(\frac{3}{4}\pi \rightarrow 135^\circ\) \(210^\circ \rightarrow \frac{7}{6}\pi\) \(\frac{5}{3}\pi \rightarrow 300^\circ\) \(-45^\circ \rightarrow -\frac{1}{4}\pi\)
42856310
Wandle die folgenden im Bogenmaß gegebenen Werte \(x\) in das Gradmaß \(\alpha\) um. Runde die Ergebnisse jeweils auf zwei Stellen nach dem Komma. a) \(x = 0{,}5\) b) \(x = 2{,}4\) c) \(x = 4{,}8\) d) \(x = 5{,}9\)

Denkanstöße

- Überlege dir, wie viel Grad einem vollen Kreis im Bogenmaß (\(2\pi\)) entsprechen. - Welchen Anteil am Vollkreis stellt der gegebene Wert im Bogenmaß dar? - Welche Konstante verbindet den Radius und den Umfang eines Kreises?

Lösung

1. Zur Umrechnung von Bogenmaß \(x\) in Gradmaß \(\alpha\) wird die Formel \(\alpha = x \cdot \frac{180^\circ}{\pi}\) verwendet. 2. Für a) ergibt sich \(\alpha = 0{,}5 \cdot \frac{180^\circ}{\pi} \approx 28{,}6478^\circ\), gerundet \(28{,}65^\circ\). 3. Für b) ergibt sich \(\alpha = 2{,}4 \cdot \frac{180^\circ}{\pi} \approx 137{,}5098^\circ\), gerundet \(137{,}51^\circ\). 4. Für c) ergibt sich \(\alpha = 4{,}8 \cdot \frac{180^\circ}{\pi} \approx 275{,}0197^\circ\), gerundet \(275{,}02^\circ\). 5. Für d) ergibt sich \(\alpha = 5{,}9 \cdot \frac{180^\circ}{\pi} \approx 338{,}0450^\circ\), gerundet \(338{,}05^\circ\).

Antwort

a) \(\alpha \approx 28{,}65^\circ\) b) \(\alpha \approx 137{,}51^\circ\) c) \(\alpha \approx 275{,}02^\circ\) d) \(\alpha \approx 338{,}05^\circ\)
42856510
Winkelgrößen werden häufig im Gradmaß angegeben. In der Analysis und bei der Untersuchung von Funktionen am Einheitskreis ist jedoch die Angabe im Bogenmaß üblich. Berechne für die folgenden Winkel das zugehörige Bogenmaß und runde das Ergebnis auf zwei Stellen nach dem Komma. a) \(24^\circ\) b) \(165^\circ\) c) \(212{,}5^\circ\) d) \(333^\circ\)

Denkanstöße

- Überlege dir, welcher Anteil eines Vollkreises (\(360^\circ\)) der gegebene Winkel ist. - Ein Vollkreis entspricht im Bogenmaß genau \(2\pi\). - Welcher Wert im Bogenmaß entspricht dann einem halben Kreis (\(180^\circ\))? - Stelle ein Verhältnis zwischen dem Winkel im Gradmaß und dem gestreckten Winkel auf.

Lösung

Das Bogenmaß \(x\) wird mithilfe der Formel \(x = \frac{\alpha \cdot \pi}{180^\circ}\) berechnet. 1. Für \(24^\circ\): \(\frac{24 \cdot \pi}{180} \approx 0{,}4188\). Gerundet: \(0{,}42\). 2. Für \(165^\circ\): \(\frac{165 \cdot \pi}{180} \approx 2{,}8797\). Gerundet: \(2{,}88\). 3. Für \(212{,}5^\circ\): \(\frac{212{,}5 \cdot \pi}{180} \approx 3{,}7088\). Gerundet: \(3{,}71\). 4. Für \(333^\circ\): \(\frac{333 \cdot \pi}{180} \approx 5{,}8119\). Gerundet: \(5{,}81\).

Antwort

a) \(0{,}42\) b) \(2{,}88\) c) \(3{,}71\) d) \(5{,}81\)
42857210
Wandle die folgenden Winkelangaben vom Gradmaß in das Bogenmaß um. Runde die Ergebnisse auf zwei Stellen nach dem Komma. a) \(\alpha_1 = 15^\circ\) b) \(\alpha_2 = 135^\circ\) c) \(\alpha_3 = -200^\circ\) d) \(\alpha_4 = 345^\circ\)

Denkanstöße

- Welchen Anteil des Vollkreises (\(360^\circ\)) macht der gegebene Winkel aus? - Ein voller Kreis entspricht im Bogenmaß \(2\pi\). Wie kannst du diesen Zusammenhang nutzen? - Denke daran, dass das Bogenmaß oft als Vielfaches von \(\pi\) angegeben wird, hier aber ein Dezimalwert gesucht ist. - Verwende für \(\pi\) die Taste an deinem Taschenrechner für eine höhere Genauigkeit vor dem Runden.

Lösung

Die Umrechnung vom Gradmaß \(\alpha\) in das Bogenmaß \(x\) erfolgt über die Formel \(x = \alpha \cdot \frac{\pi}{180^\circ}\). 1. Für \(\alpha_1 = 15^\circ\): \(x_1 = 15^\circ \cdot \frac{\pi}{180^\circ} = \frac{\pi}{12} \approx 0{,}26\). 2. Für \(\alpha_2 = 135^\circ\): \(x_2 = 135^\circ \cdot \frac{\pi}{180^\circ} = \frac{3\pi}{4} \approx 2{,}36\). 3. Für \(\alpha_3 = -200^\circ\): \(x_3 = -200^\circ \cdot \frac{\pi}{180^\circ} = -\frac{10\pi}{9} \approx -3{,}49\). 4. Für \(\alpha_4 = 345^\circ\): \(x_4 = 345^\circ \cdot \frac{\pi}{180^\circ} = \frac{23\pi}{12} \approx 6{,}02\).

Antwort

a) \(0{,}26\) b) \(2{,}36\) c) \(-3{,}49\) d) \(6{,}02\)
42857310
Winkel können sowohl im Gradmaß (\(\alpha\)) als auch im Bogenmaß (\(x\)) angegeben werden. Berechne für die folgenden Winkelgrößen im Gradmaß das zugehörige Bogenmaß. Gib das Ergebnis nach Möglichkeit als Vielfaches von \(\pi\) an, ansonsten gerundet auf drei Dezimalstellen. a) \(60^\circ\); \(135^\circ\); \(330^\circ\) b) \(-90^\circ\); \(-210^\circ\) c) \(12^\circ\); \(200^\circ\)

Denkanstöße

- Überlege dir, welcher Anteil des Vollkreises (\(360^\circ\) bzw. \(2\pi\)) der gegebene Winkel ist. - Wie hängen der gestreckte Winkel (\(180^\circ\)) und die Kreiszahl \(\pi\) zusammen? - Kannst du die Brüche so weit wie möglich kürzen, um das Vielfache von \(\pi\) zu finden?

Lösung

Die Umrechnung von Gradmaß \(\alpha\) in Bogenmaß \(x\) erfolgt über die Formel \(x = \frac{\alpha \cdot \pi}{180^\circ}\). 1. Für die Werte in a) ergibt sich: \(60^\circ \cdot \frac{\pi}{180^\circ} = \frac{\pi}{3}\); \(135^\circ \cdot \frac{\pi}{180^\circ} = \frac{3\pi}{4}\); \(330^\circ \cdot \frac{\pi}{180^\circ} = \frac{11\pi}{6}\). 2. Für die negativen Werte in b) ergibt sich: \(-90^\circ \cdot \frac{\pi}{180^\circ} = -\frac{\pi}{2}\); \(-210^\circ \cdot \frac{\pi}{180^\circ} = -\frac{7\pi}{6}\). 3. Für die Werte in c) ergibt die numerische Berechnung: \(12^\circ \cdot \frac{\pi}{180^\circ} \approx 0{,}209\); \(200^\circ \cdot \frac{\pi}{180^\circ} \approx 3{,}491\).

Antwort

a) \(\frac{\pi}{3}\); \(\frac{3\pi}{4}\); \(\frac{11\pi}{6}\) b) \(-\frac{\pi}{2}\); \(-\frac{7\pi}{6}\) c) \(\approx 0{,}209\); \(\approx 3{,}491\)
42367810
Vergleiche die folgenden Winkelpaare, ohne einen Taschenrechner zu benutzen. Entscheide jeweils mithilfe des Einheitskreises, welcher Winkel größer ist. a) \(240^\circ\) und \(\frac{5\pi}{4}\) b) \(\frac{11\pi}{6}\) und \(320^\circ\) c) \(1{,}5\pi\) und \(280^\circ\)

Denkanstöße

- Es hilft, alle Winkel in dieselbe Einheit (entweder Gradmaß oder Bogenmaß) umzurechnen. - Orientierung am Einheitskreis: Wo liegen die Viertel- und Achtelpunkte (\(90^\circ\), \(180^\circ\), \(45^\circ\) etc.)? - Erinnere dich daran, dass \(\pi\) etwa \(3{,}14\) ist, falls Dezimalzahlen vorkommen.

Lösung

1. Vergleich a): \(\frac{5\pi}{4}\) entspricht \(\frac{5}{4} \cdot 180^\circ = 225^\circ\). Da \(240^\circ > 225^\circ\), ist \(240^\circ\) der größere Winkel. 2. Vergleich b): \(\frac{11\pi}{6}\) entspricht \(\frac{11}{6} \cdot 180^\circ = 11 \cdot 30^\circ = 330^\circ\). Da \(330^\circ > 320^\circ\), ist \(\frac{11\pi}{6}\) der größere Winkel. 3. Vergleich c): \(1{,}5\pi\) entspricht \(\frac{3}{2}\pi\), was \(270^\circ\) entspricht. Da \(280^\circ > 270^\circ\), ist \(280^\circ\) der größere Winkel.

Antwort

a) \(240^\circ\) ist größer als \(\frac{5\pi}{4}\) (da \(\frac{5\pi}{4} = 225^\circ\)). b) \(\frac{11\pi}{6}\) ist größer als \(320^\circ\) (da \(\frac{11\pi}{6} = 330^\circ\)). c) \(280^\circ\) ist größer als \(1{,}5\pi\) (da \(1{,}5\pi = 270^\circ\)).
42369010
Wandle die folgenden Winkelgrößen in das jeweils andere Maß (Gradmaß \(\alpha\) bzw. Bogenmaß \(x\)) um. Runde Ergebnisse bei Bedarf auf zwei Dezimalstellen. a) \(x = 2{,}4\) b) \(\alpha = 100^\circ\) c) \(x = -\frac{3\pi}{4}\) d) \(x = 6\) e) \(\alpha = 12{,}5^\circ\)

Denkanstöße

- Achte darauf, ob der gegebene Wert ein Vielfaches von \(\pi\) ist oder eine reine Dezimalzahl. - Wenn kein \(\pi\) im Bogenmaß steht, musst du den Zahlenwert von \(\pi \approx 3{,}14159\) in deine Rechnung einbeziehen. - Überlege dir zur Kontrolle grob: Ein Radiant (\(x=1\)) entspricht etwa \(57{,}3^\circ\). - Achte auf das Vorzeichen des Winkels.

Lösung

Zur Umrechnung werden die Formeln \(\alpha = x \cdot \frac{180^\circ}{\pi}\) und \(x = \alpha \cdot \frac{\pi}{180^\circ}\) verwendet. 1. \(x = 2{,}4 \rightarrow \alpha = 2{,}4 \cdot \frac{180^\circ}{\pi} \approx 137{,}51^\circ\) 2. \(\alpha = 100^\circ \rightarrow x = 100 \cdot \frac{\pi}{180} \approx 1{,}75\) 3. \(x = -\frac{3\pi}{4} \rightarrow \alpha = -\frac{3\pi}{4} \cdot \frac{180^\circ}{\pi} = -135^\circ\) 4. \(x = 6 \rightarrow \alpha = 6 \cdot \frac{180^\circ}{\pi} \approx 343{,}77^\circ\) 5. \(\alpha = 12{,}5^\circ \rightarrow x = 12{,}5 \cdot \frac{\pi}{180} \approx 0{,}22\)

Antwort

a) \(\alpha \approx 137{,}51^\circ\) b) \(x \approx 1{,}75\) c) \(\alpha = -135^\circ\) d) \(\alpha \approx 343{,}77^\circ\) e) \(x \approx 0{,}22\)
42369210
Vervollständige die folgende Tabelle, indem du die fehlenden Werte im Gradmaß \(\alpha\) oder Bogenmaß \(x\) berechnest. <table> <tr> <th>Gradmaß \(\alpha\)</th> <td>\(150^\circ\)</td> <td></td> <td>\(-40^\circ\)</td> <td></td> </tr> <tr> <th>Bogenmaß \(x\)</th> <td></td> <td>\(\frac{5}{4}\pi\)</td> <td></td> <td>\(-0{,}2\pi\)</td> </tr> </table>

Denkanstöße

- Wie oft passt der Winkel in einen Halbkreis von \(180^\circ\)? - Was musst du tun, um das \(\pi\) im Bogenmaß zu eliminieren oder einzuführen? - Kannst du die Brüche so weit wie möglich kürzen?

Lösung

1. Berechnung für die erste Spalte: \(\alpha = 150^\circ \Rightarrow x = 150^\circ \cdot \frac{\pi}{180^\circ} = \frac{5}{6}\pi\). 2. Berechnung für die zweite Spalte: \(x = \frac{5}{4}\pi \Rightarrow \alpha = \frac{5}{4} \cdot 180^\circ = 225^\circ\). 3. Berechnung für die dritte Spalte: \(\alpha = -40^\circ \Rightarrow x = -40^\circ \cdot \frac{\pi}{180^\circ} = -\frac{2}{9}\pi\). 4. Berechnung für die vierte Spalte: \(x = -0{,}2\pi \Rightarrow \alpha = -0{,}2 \cdot 180^\circ = -36^\circ\).

Antwort

Erste Spalte: \(x = \frac{5}{6}\pi\) Zweite Spalte: \(\alpha = 225^\circ\) Dritte Spalte: \(x = -\frac{2}{9}\pi\) Vierte Spalte: \(\alpha = -36^\circ\)
42374810
Rechne die folgenden Werte vom Bogenmaß in das Gradmaß um. Runde das Ergebnis bei Teilaufgabe c) auf eine Dezimalstelle. a) \(x = \frac{11\pi}{6}\) b) \(x = -\frac{3\pi}{4}\) c) \(x = 0{,}5\) d) \(x = 10\pi\)

Denkanstöße

- Wie viele Grad entsprechen dem Bogenmaß \(\pi\)? - Wenn ein \(\pi\) im Bogenmaß vorkommt, kannst du es beim Umrechnen einfach gegen das \(\pi\) im Nenner des Umrechnungsfaktors kürzen. - Steht kein \(\pi\) beim Wert, musst du den Wert direkt mit \(\frac{180^{\circ}}{\pi}\) multiplizieren und den Taschenrechner nutzen. - Was bedeutet ein negatives Vorzeichen für die Richtung des Winkels?

Lösung

1. Zur Umrechnung von Bogenmaß \(x\) in Gradmaß \(\alpha\) wird die Formel \(\alpha = x \cdot \frac{180^{\circ}}{\pi}\) verwendet. 2. Für \(x = \frac{11\pi}{6}\) ergibt sich \(\alpha = \frac{11\pi}{6} \cdot \frac{180^{\circ}}{\pi} = 11 \cdot 30^{\circ} = 330^{\circ}\). 3. Für \(x = -\frac{3\pi}{4}\) ergibt sich \(\alpha = -\frac{3\pi}{4} \cdot \frac{180^{\circ}}{\pi} = -3 \cdot 45^{\circ} = -135^{\circ}\). 4. Für \(x = 0{,}5\) ergibt sich \(\alpha = 0{,}5 \cdot \frac{180^{\circ}}{\pi} \approx 28{,}6^{\circ}\). 5. Für \(x = 10\pi\) ergibt sich \(\alpha = 10\pi \cdot \frac{180^{\circ}}{\pi} = 1800^{\circ}\).

Antwort

a) \(\alpha = 330^{\circ}\) b) \(\alpha = -135^{\circ}\) c) \(\alpha \approx 28{,}6^{\circ}\) d) \(\alpha = 1800^{\circ}\)
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Übertrage die folgende Tabelle in dein Heft und vervollständige die fehlenden Werte für das Gradmaß \(\alpha\), das Bogenmaß \(x\) und den Sinuswert \(\sin(x)\). Runde Dezimalzahlen gegebenenfalls auf zwei Stellen nach dem Komma. <table> <tr> <td>\(\alpha\)</td> <td>\(x\)</td> <td>\(\sin(x)\)</td> </tr> <tr> <td>\(60^\circ\)</td> <td></td> <td></td> </tr> <tr> <td></td> <td>\(\frac{3}{4}\pi\)</td> <td></td> </tr> <tr> <td></td> <td></td> <td>\(-1\) (für \(0 \le \alpha < 360^\circ\))</td> </tr> <tr> <td>\(310^\circ\)</td> <td></td> <td></td> </tr> </table>

Denkanstöße

- Wie hängen der Vollkreis in Grad (\(360^\circ\)) und im Bogenmaß (\(2\pi\)) zusammen? - Überlege dir, mit welchem Faktor man vom Gradmaß ins Bogenmaß umrechnet. - Erinnere dich an die Sinuswerte besonderer Winkel am Einheitskreis. - Achte beim Taschenrechner darauf, ob er auf „DEG“ (Grad) oder „RAD“ (Bogenmaß) eingestellt ist.

Lösung

1. Berechnung für \(\alpha = 60^\circ\): Das Bogenmaß ist \(x = \frac{60 \cdot \pi}{180} = \frac{\pi}{3} \approx 1{,}05\). Der Sinuswert ist \(\sin(60^\circ) = \frac{\sqrt{3}}{2} \approx 0{,}87\). 2. Berechnung für \(x = \frac{3}{4}\pi\): Das Gradmaß ist \(\alpha = \frac{3\pi}{4} \cdot \frac{180^\circ}{\pi} = 135^\circ\). Der Sinuswert ist \(\sin(135^\circ) = \frac{\sqrt{2}}{2} \approx 0{,}71\). 3. Berechnung für \(\sin(x) = -1\): Im Bereich \([0; 2\pi]\) tritt dieser Wert bei \(x = \frac{3}{2}\pi \approx 4{,}71\) auf. Das entspricht einem Gradmaß von \(\alpha = 270^\circ\). 4. Berechnung für \(\alpha = 310^\circ\): Das Bogenmaß ist \(x = \frac{310 \cdot \pi}{180} = \frac{31}{18}\pi \approx 5{,}41\). Der Sinuswert ist \(\sin(310^\circ) \approx -0{,}77\).

Antwort

Die vervollständigte Tabelle lautet: <table> <tr> <td>\(\alpha\)</td> <td>\(x\)</td> <td>\(\sin(x)\)</td> </tr> <tr> <td>\(60^\circ\)</td> <td>\(\frac{\pi}{3} \approx 1{,}05\)</td> <td>\(\approx 0{,}87\)</td> </tr> <tr> <td>\(135^\circ\)</td> <td>\(\frac{3}{4}\pi \approx 2{,}36\)</td> <td>\(\approx 0{,}71\)</td> </tr> <tr> <td>\(270^\circ\)</td> <td>\(\frac{3}{2}\pi \approx 4{,}71\)</td> <td>\(-1\)</td> </tr> <tr> <td>\(310^\circ\)</td> <td>\(\frac{31}{18}\pi \approx 5{,}41\)</td> <td>\(\approx -0{,}77\)</td> </tr> </table>
42856010
Gegeben sind vier Winkel im Bogenmaß: \(x_1 = \frac{\pi}{3}\), \(x_2 = \frac{7\pi}{3}\), \(x_3 = -\frac{5\pi}{3}\) und \(x_4 = \frac{4\pi}{3}\). a) Wandle alle vier Winkel in das Gradmaß um. b) Untersuche, welche dieser Winkel am Einheitskreis dieselbe Position (dieselbe Endlage des Zeigers) beschreiben. Begründe deine Antwort.

Denkanstöße

- Wie viel Grad entspricht einer vollen Umdrehung im Einheitskreis? - Wie oft passt eine volle Umdrehung in die größeren Winkel hinein? - Was passiert mit der Position eines Zeigers, wenn man ihn um genau \(360^\circ\) weiterdreht? - Kannst du die Winkel so verändern, dass sie alle in einem Bereich zwischen \(0^\circ\) und \(360^\circ\) liegen?

Lösung

1. Umrechnung in Gradmaß mittels \(\alpha = x \cdot \frac{180^\circ}{\pi}\): \(x_1 = \frac{1}{3} \cdot 180^\circ = 60^\circ\); \(x_2 = \frac{7}{3} \cdot 180^\circ = 420^\circ\); \(x_3 = -\frac{5}{3} \cdot 180^\circ = -300^\circ\); \(x_4 = \frac{4}{3} \cdot 180^\circ = 240^\circ\). 2. Prüfung auf dieselbe Endlage durch Addition/Subtraktion von Vielfachen einer vollen Umdrehung (\(360^\circ\) oder \(2\pi\)): \(420^\circ - 360^\circ = 60^\circ\); \(-300^\circ + 360^\circ = 60^\circ\). 3. Ergebnis: \(x_1\), \(x_2\) und \(x_3\) beschreiben dieselbe Position, da sie sich nur um ganze Umdrehungen unterscheiden. \(x_4\) beschreibt eine andere Position (\(240^\circ\)).

Antwort

a) \(x_1 = 60^\circ\), \(x_2 = 420^\circ\), \(x_3 = -300^\circ\), \(x_4 = 240^\circ\). b) \(x_1, x_2\) und \(x_3\) beschreiben dieselbe Position, da \(420^\circ = 60^\circ + 1 \cdot 360^\circ\) und \(-300^\circ = 60^\circ - 1 \cdot 360^\circ\) gilt.
42856110
Vervollständige die folgende Tabelle, indem du die fehlenden Winkelgrößen im Gradmaß oder Bogenmaß berechnest. Gib das Bogenmaß sowohl als exakten Wert mit \(\pi\) als auch als auf zwei Dezimalstellen gerundeten Wert an. <table> <tr> <th>Gradmaß \(\alpha\)</th> <th>Bogenmaß \(x\) (exakt)</th> <th>Bogenmaß \(x\) (gerundet)</th> </tr> <tr> <td>\(45^\circ\)</td> <td></td> <td></td> </tr> <tr> <td></td> <td>\(\frac{3}{5}\pi\)</td> <td></td> </tr> <tr> <td>\(240^\circ\)</td> <td></td> <td></td> </tr> <tr> <td>\(-60^\circ\)</td> <td></td> <td></td> </tr> </table>

Denkanstöße

- Überlege dir, welchen Anteil der Vollkreis (\(360^\circ\) bzw. \(2\pi\)) der gegebene Winkel einnimmt. - Die Umrechnungszahl zwischen dem Gradmaß und dem Bogenmaß basiert auf dem Verhältnis des gestreckten Winkels (\(180^\circ\) entspricht \(\pi\)). - Achte beim Runden auf die dritte Nachkommastelle. - Negative Winkel werden analog zu positiven Winkeln umgerechnet.

Lösung

1. Berechnung für \(45^\circ\): Das Bogenmaß ergibt sich aus \(x = \frac{\alpha \cdot \pi}{180^\circ}\). Für \(45^\circ\) folgt \(x = \frac{45\pi}{180} = \frac{1}{4}\pi\). Gerundet ergibt dies \(x \approx 0{,}79\). 2. Berechnung für \(\frac{3}{5}\pi\): Das Gradmaß ergibt sich aus \(\alpha = \frac{x \cdot 180^\circ}{\pi}\). Einsetzen liefert \(\alpha = \frac{3}{5} \cdot 180^\circ = 108^\circ\). Der gerundete Wert des Bogenmaßes ist \(\frac{3}{5} \cdot \pi \approx 1{,}88\). 3. Berechnung für \(240^\circ\): \(x = \frac{240\pi}{180} = \frac{4}{3}\pi\). Gerundet ergibt dies \(x \approx 4{,}19\). 4. Berechnung für \(-60^\circ\): \(x = \frac{-60\pi}{180} = -\frac{1}{3}\pi\). Gerundet ergibt dies \(x \approx -1{,}05\).

Antwort

Die vervollständigte Tabelle lautet: <table> <tr> <th>Gradmaß \(\alpha\)</th> <th>Bogenmaß \(x\) (exakt)</th> <th>Bogenmaß \(x\) (gerundet)</th> </tr> <tr> <td>\(45^\circ\)</td> <td>\(\frac{1}{4}\pi\)</td> <td>\(0{,}79\)</td> </tr> <tr> <td>\(108^\circ\)</td> <td>\(\frac{3}{5}\pi\)</td> <td>\(1{,}88\)</td> </tr> <tr> <td>\(240^\circ\)</td> <td>\(\frac{4}{3}\pi\)</td> <td>\(4{,}19\)</td> </tr> <tr> <td>\(-60^\circ\)</td> <td>\(-\frac{1}{3}\pi\)</td> <td>\(-1{,}05\)</td> </tr> </table>
42856210
Ordne die folgenden Winkelgrößen nach ihrer Größe, beginnend mit dem kleinsten Wert. Wandle dazu alle Werte in das Bogenmaß um und runde diese auf zwei Stellen nach dem Komma: \(75^\circ\); \(1{,}2\); \(\frac{2}{3}\pi\); \(210^\circ\); \(4\).

Denkanstöße

- Um verschiedene Winkelmaße zu vergleichen, müssen sie in dieselbe Einheit umgerechnet werden. - Werte ohne Einheit (wie \(1{,}2\)) stehen im Mathematikunterricht meist für das Bogenmaß. - Nutze für \(\pi\) die Taste an deinem Taschenrechner für eine höhere Genauigkeit vor dem Runden.

Lösung

1. Umrechnung aller Werte in das Bogenmaß (Dezimaldarstellung): - \(75^\circ \approx \frac{75 \cdot \pi}{180} \approx 1{,}31\) - \(1{,}2\) (bereits im Bogenmaß) - \(\frac{2}{3}\pi \approx \frac{2 \cdot 3{,}14159}{3} \approx 2{,}09\) - \(210^\circ \approx \frac{210 \cdot \pi}{180} \approx 3{,}67\) - \(4\) (bereits im Bogenmaß) 2. Vergleich der Werte: \(1{,}2 < 1{,}31 < 2{,}09 < 3{,}67 < 4\). 3. Zuordnung der ursprünglichen Werte ergibt die Reihenfolge: \(1{,}2\); \(75^\circ\); \(\frac{2}{3}\pi\); \(210^\circ\); \(4\).

Antwort

Die sortierte Reihenfolge lautet: \(1{,}2\); \(75^\circ\); \(\frac{2}{3}\pi\); \(210^\circ\); \(4\).
42856410
Berechne zu den folgenden Werten im Bogenmaß \(x\) das entsprechende Winkelmaß \(\alpha\) im Gradmaß. Runde deine Ergebnisse auf eine Stelle nach dem Komma. a) \(x = -0{,}9\) b) \(x = 3{,}1\) c) \(x = 7{,}2\)

Denkanstöße

- Wie verhält sich das Vorzeichen bei der Umrechnung zwischen den Maßeinheiten? - Entspricht ein Wert über \(2\pi\) einem Winkel, der größer als eine volle Umdrehung ist? - Erinnere dich an den Zusammenhang: \(\pi \text{ rad} = 180^\circ\).

Lösung

1. Die Umrechnungsformel lautet \(\alpha = x \cdot \frac{180^\circ}{\pi}\). 2. Berechnung für a): \(\alpha = -0{,}9 \cdot \frac{180^\circ}{\pi} \approx -51{,}5662^\circ\). Gerundet ergibt dies \(-51{,}6^\circ\). 3. Berechnung für b): \(\alpha = 3{,}1 \cdot \frac{180^\circ}{\pi} \approx 177{,}6169^\circ\). Gerundet ergibt dies \(177{,}6^\circ\). 4. Berechnung für c): \(\alpha = 7{,}2 \cdot \frac{180^\circ}{\pi} \approx 412{,}5296^\circ\). Gerundet ergibt dies \(412{,}5^\circ\).

Antwort

a) \(\alpha \approx -51{,}6^\circ\) b) \(\alpha \approx 177{,}6^\circ\) c) \(\alpha \approx 412{,}5^\circ\)
42856610
Auch für Winkel, die negativ sind oder über eine volle Umdrehung hinausgehen, lässt sich ein Bogenmaß bestimmen. Berechne für die folgenden Werte das Bogenmaß und gib das Ergebnis auf drei Dezimalstellen gerundet an. a) \(-15^\circ\) b) \(480^\circ\) c) \(-210^\circ\) d) \(1500^\circ\)

Denkanstöße

- Die Umrechnungsformel bleibt auch bei negativen Vorzeichen oder sehr großen Werten identisch. - Achte darauf, das Vorzeichen im Ergebnis beizubehalten. - Wie viele volle Umdrehungen stecken beispielsweise in \(1500^\circ\)? Das hilft dir, die Größenordnung deines Ergebnisses einzuschätzen. - Verwende für \(\pi\) den Taschenrechnerwert, um Rundungsfehler zu minimieren.

Lösung

Die Umrechnung erfolgt durch Multiplikation des Gradmaßes mit dem Faktor \(\frac{\pi}{180^\circ}\). 1. Für \(-15^\circ\): \(\frac{-15 \cdot \pi}{180} \approx -0{,}2617\). Gerundet: \(-0{,}262\). 2. Für \(480^\circ\): \(\frac{480 \cdot \pi}{180} \approx 8{,}3775\). Gerundet: \(8{,}378\). 3. Für \(-210^\circ\): \(\frac{-210 \cdot \pi}{180} \approx -3{,}6651\). Gerundet: \(-3{,}665\). 4. Für \(1500^\circ\): \(\frac{1500 \cdot \pi}{180} \approx 26{,}1799\). Gerundet: \(26{,}180\).

Antwort

a) \(-0{,}262\) b) \(8{,}378\) c) \(-3{,}665\) d) \(26{,}180\)
42856910
Vervollständige die folgende Tabelle, indem du die Winkelgrößen in das jeweils andere Maß umrechnest. Runde deine Ergebnisse, sofern notwendig, auf eine Stelle nach dem Komma. | Gradmaß \(\alpha\) | Bogenmaß \(x\) | | :--- | :--- | | \(72^\circ\) | | | | \(1{,}5\) | | \(-210^\circ\) | | | | \(\frac{3}{4}\pi\) | | | \(5\) |

Denkanstöße

- Überlege dir, wie viel Grad der volle Kreisumfang im Bogenmaß (\(2\pi\)) entspricht. - Welchen Anteil am Vollkreis nimmt der gegebene Winkel ein? - Nutze den Dreisatz oder eine Formel, die das Verhältnis von Gradmaß zu \(180^\circ\) mit dem Verhältnis von Bogenmaß zu \(\pi\) verknüpft. - Achte bei der Eingabe in den Taschenrechner darauf, ob du mit \(\pi\) oder einer Dezimalzahl rechnest.

Lösung

1. Umrechnung von \(72^\circ\) in das Bogenmaß: \(x = \frac{72 \cdot \pi}{180} = \frac{2}{5}\pi \approx 1{,}3\). 2. Umrechnung von \(1{,}5\) in das Gradmaß: \(\alpha = \frac{1{,}5 \cdot 180}{\pi} \approx 85{,}9^\circ\). 3. Umrechnung von \(-210^\circ\) in das Bogenmaß: \(x = \frac{-210 \cdot \pi}{180} = -\frac{7}{6}\pi \approx -3{,}7\). 4. Umrechnung von \(\frac{3}{4}\pi\) in das Gradmaß: \(\alpha = \frac{3}{4} \cdot 180^\circ = 135^\circ\). 5. Umrechnung von \(5\) in das Gradmaß: \(\alpha = \frac{5 \cdot 180}{\pi} \approx 286{,}5^\circ\).

Antwort

Die vervollständigte Tabelle lautet: | Gradmaß \(\alpha\) | Bogenmaß \(x\) | | :--- | :--- | | \(72^\circ\) | \(1{,}3\) (bzw. \(\frac{2}{5}\pi\)) | | \(85{,}9^\circ\) | \(1{,}5\) | | \(-210^\circ\) | \(-3{,}7\) (bzw. \(-\frac{7}{6}\pi\)) | | \(135^\circ\) | \(2{,}4\) (bzw. \(\frac{3}{4}\pi\)) | | \(286{,}5^\circ\) | \(5\) |
42857010
Ordne die folgenden Winkelgrößen der Größe nach, beginnend mit dem kleinsten Wert. Wandle dazu alle Werte in dasselbe Maß um und runde gegebenenfalls auf eine Stelle nach dem Komma. \(\alpha = 155^\circ\) \(\beta = 2{,}7\) \(\gamma = \frac{5}{6}\pi\) \(\delta = 2{,}8\)

Denkanstöße

- Um verschiedene Angaben vergleichen zu können, ist es am einfachsten, sie in die gleiche Einheit (entweder Grad oder Bogenmaß) zu bringen. - Denke daran, dass \(\pi\) ungefähr \(3{,}14\) ist, um die Größenordnung der Bogenmaß-Werte grob abzuschätzen. - Wie rechnest du einen Wert im Bogenmaß in Grad um?

Lösung

1. Umrechnung aller Werte in das Gradmaß zur besseren Vergleichbarkeit. 2. \(\alpha = 155^\circ\) ist bereits im Gradmaß gegeben. 3. Umrechnung von \(\beta = 2{,}7\): \(\alpha_{\beta} = \frac{2{,}7 \cdot 180}{\pi} \approx 154{,}7^\circ\). 4. Umrechnung von \(\gamma = \frac{5}{6}\pi\): \(\alpha_{\gamma} = \frac{5}{6} \cdot 180^\circ = 150^\circ\). 5. Umrechnung von \(\delta = 2{,}8\): \(\alpha_{\delta} = \frac{2{,}8 \cdot 180}{\pi} \approx 160{,}4^\circ\). 6. Vergleich der Werte: \(150^\circ < 154{,}7^\circ < 155^\circ < 160{,}4^\circ\). 7. Daraus ergibt sich die Reihenfolge: \(\gamma < \beta < \alpha < \delta\).

Antwort

Die sortierte Reihenfolge lautet: \(\gamma < \beta < \alpha < \delta\) (entspricht \(150^\circ < 154{,}7^\circ < 155^\circ < 160{,}4^\circ\)).
42857110
Bestimme für die folgenden im Bogenmaß gegebenen Winkel die zugehörige Winkelgröße im Gradmaß. Runde deine Ergebnisse auf eine Stelle nach dem Komma. a) \(x_1 = 1{,}2\) b) \(x_2 = -0{,}5\) c) \(x_3 = 3{,}5\) d) \(x_4 = 6{,}2\)

Denkanstöße

- Überlege dir, welcher Winkel im Gradmaß einem vollen Kreisbogen im Bogenmaß (\(2\pi\)) entspricht. - Wie viel Grad entsprechen dann genau einem Radiant (\(1\,\text{rad}\))? - Achte beim Runden genau auf die Ziffer an der zweiten Nachkommastelle. - Das Vorzeichen bleibt bei der Umrechnung erhalten.

Lösung

Die Umrechnung vom Bogenmaß \(x\) in das Gradmaß \(\alpha\) erfolgt über die Formel \(\alpha = x \cdot \frac{180^\circ}{\pi}\). 1. Für \(x_1 = 1{,}2\): \(\alpha_1 = 1{,}2 \cdot \frac{180^\circ}{\pi} \approx 68{,}8^\circ\). 2. Für \(x_2 = -0{,}5\): \(\alpha_2 = -0{,}5 \cdot \frac{180^\circ}{\pi} \approx -28{,}6^\circ\). 3. Für \(x_3 = 3{,}5\): \(\alpha_3 = 3{,}5 \cdot \frac{180^\circ}{\pi} \approx 200{,}5^\circ\). 4. Für \(x_4 = 6{,}2\): \(\alpha_4 = 6{,}2 \cdot \frac{180^\circ}{\pi} \approx 355{,}2^\circ\).

Antwort

a) \(68{,}8^\circ\) b) \(-28{,}6^\circ\) c) \(200{,}5^\circ\) d) \(355{,}2^\circ\)
42857410
Gegeben sind fünf verschiedene Winkelgrößen in gemischten Einheiten. Ordne diese Winkel der Größe nach in einer aufsteigenden Kette (beginnend mit dem kleinsten). Rechne dazu alle Werte in eine einheitliche Darstellung um. \(x_1 = 1{,}2\) \(\alpha_1 = 75^\circ\) \(x_2 = \frac{2}{5}\pi\) \(\alpha_2 = 40^\circ\) \(x_3 = 0{,}5\)

Denkanstöße

- Um verschiedene mathematische Größen zu vergleichen, ist es oft hilfreich, sie in die gleiche Einheit zu bringen. - Welche Einheit (Gradmaß oder Bogenmaß) fällt dir leichter zu vergleichen? - Achte bei der Umrechnung von Werten ohne das Symbol \(\pi\) darauf, den Wert für \(\pi\) genau einzusetzen (z. B. mit der Taste am Taschenrechner).

Lösung

Zur Vergleichbarkeit werden alle Winkel in das Gradmaß umgerechnet unter Verwendung der Formel \(\alpha = \frac{x \cdot 180^\circ}{\pi}\). 1. Umrechnung von \(x_1\): \(1{,}2 \cdot \frac{180^\circ}{\pi} \approx 68{,}75^\circ\). 2. Umrechnung von \(x_2\): \(\frac{2}{5}\pi \cdot \frac{180^\circ}{\pi} = 72^\circ\). 3. Umrechnung von \(x_3\): \(0{,}5 \cdot \frac{180^\circ}{\pi} \approx 28{,}65^\circ\). 4. Vergleich aller Werte in Grad: \(28{,}65^\circ < 40^\circ < 68{,}75^\circ < 72^\circ < 75^\circ\). 5. Zuordnung der ursprünglichen Bezeichnungen ergibt die Reihenfolge: \(x_3 < \alpha_2 < x_1 < x_2 < \alpha_1\).

Antwort

\(x_3 < \alpha_2 < x_1 < x_2 < \alpha_1\)
42367410
Bestimme für die folgenden im Bogenmaß \(x\) gegebenen Winkel das zugehörige Gradmaß \(\alpha\). Runde das Ergebnis bei Aufgabenteil e) auf eine Dezimalstelle. a) \(x = \frac{2\pi}{3}\) b) \(x = \frac{7\pi}{4}\) c) \(x = -\frac{3\pi}{2}\) d) \(x = 4{,}5\pi\) e) \(x = 1\)

Denkanstöße

- Erinnere dich daran, dass \(\pi\) im Bogenmaß genau \(180^\circ\) entspricht. - Du kannst das \(\pi\) in den Brüchen oft einfach gegen das \(\pi\) im Nenner der Umrechnungsformel kürzen. - Wenn kein \(\pi\) im Bogenmaß steht, musst du den Wert der Zahl \(\pi \approx 3{,}14159\) für die Division verwenden. - Was bedeutet ein negatives Vorzeichen für die Drehrichtung eines Winkels?

Lösung

1. Nutzung der Umrechnungsformel \(\alpha = x \cdot \frac{180^\circ}{\pi}\). 2. Berechnung für a): \(\frac{2\pi}{3} \cdot \frac{180^\circ}{\pi} = \frac{2 \cdot 180^\circ}{3} = 120^\circ\). 3. Berechnung für b): \(\frac{7\pi}{4} \cdot \frac{180^\circ}{\pi} = \frac{7 \cdot 180^\circ}{4} = 315^\circ\). 4. Berechnung für c): \(-\frac{3\pi}{2} \cdot \frac{180^\circ}{\pi} = -\frac{3 \cdot 180^\circ}{2} = -270^\circ\). 5. Berechnung für d): \(4{,}5\pi \cdot \frac{180^\circ}{\pi} = 4{,}5 \cdot 180^\circ = 810^\circ\). 6. Berechnung für e): \(1 \cdot \frac{180^\circ}{\pi} \approx 57{,}2957...^\circ \approx 57{,}3^\circ\).

Antwort

a) \(\alpha = 120^\circ\) b) \(\alpha = 315^\circ\) c) \(\alpha = -270^\circ\) d) \(\alpha = 810^\circ\) e) \(\alpha \approx 57{,}3^\circ\)
42378210
Bearbeite die folgenden Teilaufgaben zum Zusammenhang zwischen Grad- und Bogenmaß: a) Gib den Winkel \(\alpha = 225^\circ\) als Vielfaches von \(\pi\) im Bogenmaß an. b) Entscheide, welcher Wert größer ist: \(\cos(1)\) oder \(\cos(1^\circ)\). Begründe deine Entscheidung mithilfe deiner Kenntnisse über den Einheitskreis oder den Verlauf der Kosinusfunktion. c) Bestimme alle Werte für \(x\) im Intervall \([\pi; 2\pi]\), für die die Gleichung \(\sin(x) = -0{,}5\) erfüllt ist. Gib die Ergebnisse im Bogenmaß an.

Denkanstöße

- Wie viel Grad entsprechen ungefähr einem Radiant (Bogenmaß 1)? - Skizziere die Sinus- oder Kosinusfunktion, um das Monotonieverhalten oder Symmetrien zu erkennen. - Überlege dir bei Teilaufgabe c), in welchen Quadranten der Sinuswert negativ ist. - Nutze die Symmetrie am Einheitskreis, um von einem bekannten Winkel im ersten Quadranten auf andere Quadranten zu schließen.

Lösung

1. Umrechnung von \(\alpha = 225^\circ\): \(x = \frac{225}{180}\pi = \frac{5}{4}\pi\). 2. Vergleich von \(\cos(1)\) und \(\cos(1^\circ)\): Der Wert \(1\) im Bogenmaß entspricht etwa \(57{,}3^\circ\). Da die Kosinusfunktion im Intervall \([0^\circ; 90^\circ]\) streng monoton fallend ist, gilt \(\cos(1^\circ) > \cos(57{,}3^\circ)\), woraus folgt: \(\cos(1^\circ) > \cos(1)\). 3. Lösung der Gleichung \(\sin(x) = -0{,}5\): Der Referenzwinkel im ersten Quadranten für \(\sin(x_0) = 0{,}5\) ist \(x_0 = \frac{\pi}{6}\). Im Intervall \([\pi; 2\pi]\) (3. und 4. Quadrant) liegen die Lösungen bei \(x_1 = \pi + \frac{\pi}{6} = \frac{7}{6}\pi\) und \(x_2 = 2\pi - \frac{\pi}{6} = \frac{11}{6}\pi\).

Antwort

a) \(x = \frac{5}{4}\pi\) b) \(\cos(1^\circ)\) ist größer, da \(1^\circ\) wesentlich näher an \(0\) liegt als \(1\,\text{rad} \approx 57{,}3^\circ\) und die Kosinusfunktion nahe \(0\) ihren maximalen Wert hat. c) \(x_1 = \frac{7}{6}\pi\) und \(x_2 = \frac{11}{6}\pi\)

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