Additionstheoreme für Sinus und Kosinus

In dieser Stunde sollen die Additionstheoreme für den Sinus und Kosinus hergeleitet werden und einige Interessante Konsequenzen daraus gezogen werden.

Aufgaben.

  1. Gegeben seien zwei Winkel \alpha und \beta. Beweise das Additionstheorem für den Sinus

        \[\sin(\alpha + \beta)=\sin(\alpha)\cos(\beta) + \cos(\alpha)\sin(\beta)\]

    Ermittle dazu die Flächeninhalte des grünen, roten und blauen Parallelogramms in der folgenden Situation.
    Zur Erinnerung: Das Flächeninhaltsmaß eines Parallelogramms berechnet sich aus dem Produkt des Grundseiten- (durchgezogen) und Höhenmaßes (gestrichelt). Was sind hier jeweils Grundseiten- und Höhenmaß?

  2. Wie lautet das Additionstheorem für \cos(\alpha + \beta)?
    Hinweis: \cos(\gamma)=\sin(\gamma+\pi/2)
    Lösung:

        \[\cos(\alpha+\beta)=\cos(\alpha)\cos(\beta)-\sin(\alpha)\sin(\beta)\]

  3. Drücke \cos(x/2) als Formel in Abhängigkeit von \cos(x) aus.
    Hinweis: x=x/2+x/2 und trigonometrischer Pythagoras.
    Lösung:

        \[\cos(x/2)=\sqrt{\dfrac{\cos(x)+1}{2}}\]

    Zumindest, wenn -\pi/2<x/2<\pi/2, d.h. -\pi<x<\pi, weil dann der Kosinus jedenfalls positiv ist.

  4. Gib eine plausible Erklärung dafür, dass

        \[\lim_{h\rightarrow 0}\frac{\sin(h)}{h}=1\]

    Antwort: Je kleiner h, desto gleicher werden \sin(h) und h.

  5. Verwende die h-Methode, um die Ableitung des Sinus zu bestimmen.
    Antwort: noch offen …