Wir folgen dem einfach dem alten Schema, um die Aufgabe zu lösen: f(x) = f(p + x) cos(π*x + 2) = cos(π * x + π * p + 2) cos(π*x + 2) = cos(π*(x + p) + 2) cos(π*x + 2) = cos(π*(x + 2 π π) + 2) cos(π*x + 2) = cos(π*(x + 2) + 2) cos(π*x + 2) = cos(π*x + 2π + 2) Die Periode p = 2 Du kannst diese Rechnung deutlich verkürzen, indem du diese Formel hier verwendest: f(x) = a * sin(b*x + c) + d (cos anstatt von sin geht auch) p = 2 π b Wenn wir das dann auf die Funktion g(x) anwenden: g(x) = cos(π*x + 2) p = 2 π π p = 2 Mit einem Beispielwert können wir sicher gehen, dass unser Ergebnis stimmt. Nehmen wir für x den Wert 0. Periodizität - Alles Wichtige auf einen Blick Die Periodizität beschreibt verschiebungssymmetrische Funktionen, bei denen sich die Funktionswerte in Abhängigkeit der Periode wiederholen. Periodische Funktionen können mit der folgenden Formel beschrieben werden. Der Parameter p stellt die Periode und k die Anzahl an Perioden dar. f(x) = f(k*p + x) Die Kosinus- und Sinusfunktionen haben die Periode 2π.
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An dem folgendem Beispiel kann man die Periodizität der Funktion sehen: Wenn wir uns die Sinusfunktion anschauen, können wir klar sehen, dass sich die Funktionswerte wiederholen. Dies passiert stets bei einer Verschiebung von 2π in x-Richtung, wie es bei der Graphik gezeigt wird. Das besondere an der Sinuskurve ist, dass sie sich nicht ändert. Sie wiederholt immer das Schema. Aus diesem Grund wird die Sinusfunktion auch periodisch bezeichnet. Bei einer Periode in der Mathematik wiederholen sich stets bestimmte Zahlenwerte unendlich mal. Zum Beispiel wiederholt sich bei die Zahl 3 unendlich oft. Bei periodischen Funktion trifft wie bei Perioden die gleiche Eigenschaft zu. Daher können wir festhalten, dass periodische Funktionen sich stets nach einer bestimmten Verschiebung in x-Richtung regelmäßig wiederholen. Wie kann man eine periodische Funktion bestimmen? Bei der Periodizität wird von dir gefordert, die Periode von Funktionen zu bestimmen. Bei normalen Kosinus- und Sinusfunktionen ist die Antwort leicht.
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Mathematik
5. Klasse
‐
Abitur
Eine Funktion \(f\! : x \mapsto f(x) \ \ (x\in D_f)\) heißt periodisch, wenn es eine von 0 verschiedene Zahl p gibt, sodass für alle \(x\in D_f\) gilt:
Mit x ist auch x + p in D f und es ist f ( x + p) = f ( x). p ist dann die Periode dieser Funktion. Beachte: Wenn es eine Periode p gibt, dann hat die entsprechende Funktion gleich unendliche viele Perioden, denn jede Zahl k · p mit \(k \in \mathbb{Z}\) erfüllt die Periodizitätsbedingung genauso. Jede periodische Funktion besitzt somit unendlich viele Perioden. Meist gibt man zu einer Funktion ihre kleinste positive Periode an. Beispiel: \(f:x \mapsto \sin x, \ x\in \mathbb{R}\) ist periodisch mit der Periode \(p=2\pi\), denn es ist \(\sin(x+2\pi)=\sin x\) für alle \(x\in \mathbb{R}\). \(4\pi\) ist ebenfalls eine Periode von f: \(\sin (x+4\pi) = \sin x\).
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In diesem Artikel erfährst du alles über die Periodizität. Wir erklären dir, was man unter der Periodizität versteht und wie du periodische Funktionen bestimmen kannst. Außerdem gehen wir zwei Übungsaufgaben durch, um dir praktische Erfahrungen zu geben. Dieses Thema gehört zur Mathematik und es lässt sich unter Eigenschaften von Funktionsgraphen einordnen. Am Ende dieses Artikels findest du eine Zusammenfassung, die alle wichtigen Punkte dieses Themas enthält. Was versteht man unter der Periodizität? Die Periodizität in der Mathematik beschreibt Funktionen, bei denen sich die Funktionswerte bzw. y-Werte in regelmäßigen Abständen wiederholen. Diese Funktionen werden aufgrund dieser Eigenschaft auch als periodisch bezeichnet. Die Graphen von periodischen Funktionen sind verschiebungssymmetrisch d. h. die Funktionswerte überdecken sich bei einer Verschiebung in x-Richtung durch den Parameter p oder k*p, falls dies noch im Definitionsbereich liegt. Gute Beispiele von periodischen Funktionen sind die Kosinus-und Sinusfunktionen, die eine Periode von 2π aufweisen.
Die allgemeine Form der Gleichung
Du kennst die normale Sinuskurve mit y = sin(x). Durch die Verwendung von
Parametern kannst du die Gleichung verändern, um z. B. verschiedene periodische Vorgänge zu beschreiben oder zu modellieren. Allgemein hat die Gleichung dann die Form:
y = a · sin b x + c + d
y = 3 sin -2 x - π + 1
Verschiebung entlang y-Achse
y = sin x + d
Der
Parameter d bewirkt eine
Verschiebung entlang der y-Achse. Dadurch ändert sich der
Wertebereich und die Existenz und Lage von
Nullstellen. Die
Periode ändert sich aber nicht. Der Parameter d hat folgende Wirkung auf die Sinuskurve:
Die Amplitude: Streckung oder Stauchung der Sinuskurve in y-Richtung
Parameter a wird im Allgemeinen Streckfaktor genannt. Bei periodischen Funktionen mit nach oben und unten beschränktem Wertebereich wird der Betrag von a auch Amplitude genannt. Durch den Parameter a wird der
Wertebereich verändert. Die Lage der
Nullstellen ändert sich aber nicht. y = a sin x
Der Parameter a hat folgende Wirkung auf die Sinuskurve:
Die Phase: Verschiebung der Sinuskurve in x-Richtung
Parameter c wird auch Phase genannt.