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Drei der gegebenen Funktionsterme sind zueinander äquivalent, der vierte unterscheidet sich. Welcher ist es?
a) \(y = \sin(2x)\)
b) \(y = \sin(2(x + \pi))\)
c) \(y = \cos\left(2x - \frac{\pi}{2}\right)\)
d) \(y = \cos\left(2x + \frac{\pi}{2}\right)\)
Denkanstöße
- Erinnere dich an die Periodizität von Sinus und Cosinus. Was passiert, wenn man ein Vielfaches von \(2\pi\) zum Argument addiert?
- Wie hängen Sinus und Cosinus über eine Verschiebung (Phasenverschiebung) zusammen?
- Überprüfe die Symmetrieeigenschaften oder nutze die Einheitskreis-Definition für Verschiebungen um \(\frac{\pi}{2}\).
Lösung
1. Untersuchung von b): \(\sin(2(x + \pi)) = \sin(2x + 2\pi)\). Da die Sinusfunktion eine Periode von \(2\pi\) hat, gilt \(\sin(2x + 2\pi) = \sin(2x)\). Somit ist b) äquivalent zu a).
2. Untersuchung von c) mittels Phasenverschiebung: Es gilt die Identität \(\cos(\alpha - \frac{\pi}{2}) = \sin(\alpha)\). Mit \(\alpha = 2x\) folgt \(\cos(2x - \frac{\pi}{2}) = \sin(2x)\). Somit ist c) äquivalent zu a).
3. Untersuchung von d): Es gilt \(\cos(\alpha + \frac{\pi}{2}) = -\sin(\alpha)\). Mit \(\alpha = 2x\) folgt \(\cos(2x + \frac{\pi}{2}) = -\sin(2x)\). Dieser Term unterscheidet sich durch das Vorzeichen.
Antwort
d) \(y = \cos\left(2x + \frac{\pi}{2}\right)\)
