Aufgabe 3
Rechnen Sie nach, dass für alle \(x \in [-1, 1]\) gilt: \(\qquad \arcsin(x) + \arccos(x) = \dfrac {\pi}{2} \) Erklärung Jedes \(x \in [-1, 1]\) schreibt sich als \(\qquad x = \sin(y) \) für ein \( y \in \left[ -\large\frac {\pi}{2}\normalsize, \, \large\frac {\pi}{2}\normalsize \right] \). Dann ist aber \( \large\frac {\pi}{2}\normalsize - y \in [0, \, \pi] \), und nach den Umrechnungsformeln für Sinus und Kosinus gilt \(\qquad x = \sin(y) = \cos\left( \dfrac {\pi}{2} - y\right) \) Damit erhalten wir \(\qquad \begin{array} {l c l} \arcsin(x) + \arccos(x) & = & \arcsin(\sin(y)) + \arccos\left( \cos\left( \dfrac {\pi}{2} - y\right) \right) \\ & = & y + \left( \dfrac {\pi}{2} - y \right) \\ & = & \dfrac {\pi}{2} \end{array} \) Beachten Sie, dass es für dieses Argument wichtig war, dass \( \large\frac {\pi}{2}\normalsize - y \in [0, \, \pi] \), denn nur deshalb ist \(\qquad \arccos\left( \cos\left( \dfrac {\pi}{2} - y\right) \right) = \dfrac {\pi}{2} - y \) Hätten wir etwa die Formel \(\sin(y) = \cos\left( y + \large\frac {3\pi}{2} \normalsize\right) \) benutzt, so wäre \(y + \large\frac {3\pi}{2}\normalsize \in [\pi, 2 \pi]\), und daher wäre \(\arccos\) nicht die Umkehrfunktion von \(\cos\) auf diesem Intervall. |
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