∿
\(a \cdot \sin\left(b \cdot (x - c)\right) + d\)
π

Stammgruppe: Alle vier Parameter zusammen

Vom Riesenrad zum Hafen – wir modellieren mit der Sinusfunktion.

Stammgruppenphase – so geht ihr vor

  1. Vorstellen (ca. 15 min): Die Experten erklären ihren Parameter in der Reihenfolge \(a \rightarrow d \rightarrow b \rightarrow c\), jeweils etwa 3 Minuten am Beispiel des Sternenrads. Alle anderen füllen dabei die Tabelle aus und stellen Rückfragen.
  2. Gemeinsam arbeiten (ca. 30 min): Bearbeitet die Aufgaben zusammen. Bei jeder Aufgabe ist jede Expertin bzw. jeder Experte für „ihren“ oder „seinen“ Parameter verantwortlich und erklärt den anderen den Rechenweg.

Die vier Parameter

Übertragt die Tabelle auf euer Blatt und füllt sie beim Vorstellen aus.

ParameterWas bewirkt er an der Kurve?So berechnet man ihnSternenrad
\(a\)……\(a = \;\)…
\(d\)……\(d = \;\)…
\(b\)……\(b = \;\)…
\(c\)……\(c = \;\)…

Aufgaben

Aufgabe 1: Das Sternenrad – alles zusammengesetzt

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 0 4 8 12 16 20 24 28 32 36 Zeit in min Höhe in m
  1. Setzt die vier Parameter in die allgemeine Gleichung ein: \[ \mathcal{f}(x) = \boxed{\phantom{00}} \cdot \sin\left(\boxed{\phantom{00}} \cdot \left(x - \boxed{\phantom{00}}\right)\right) + \boxed{\phantom{00}} \]
  2. Überprüft eure Gleichung: Berechnet \(\mathcal{f}(0)\) und \(\mathcal{f}(4)\) und vergleicht mit dem Graphen. (Taschenrechner auf RAD!)
  3. Wie hoch ist Jonas’ Gondel nach 1 Minute und nach 3 Minuten? Rundet auf zwei Dezimalen.
  4. Elif behauptet: „Nach 6 Minuten ist Jonas genau auf der Höhe der Radmitte.“ Prüft rechnerisch.

Aufgabe 2: Ebbe und Flut im Hafen von Möwensund

Im kleinen Fischerhafen von Möwensund hat die Hafenmeisterin Frau Oltmanns einen Tag lang den Wasserstand aufgezeichnet. (Zur Vereinfachung rechnen wir mit einer Periodenlänge von genau 12 Stunden.)

0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24 0 0,5 1 1,5 2 2,5 3 3,5 4 4,5 Uhrzeit in h Wasserstand in m
  1. Bestimmt die Funktionsgleichung. Jede bzw. jeder berechnet zuerst „ihren/seinen“ Parameter.
  2. Berechnet den Wasserstand um 0:00 Uhr und um 8:00 Uhr.
  3. Der Fischkutter „Seeschwalbe“ kann nur auslaufen, wenn das Wasser mindestens \(3\,\text{m}\) hoch steht. Denkt euch die Linie \(y = 3\) in den Graphen und lest ab, in welchen Zeiträumen er auslaufen kann.

Aufgabe 3: Lange Sommertage in Fjellvik

In der nordischen Kleinstadt Fjellvik ist der längste Tag des Jahres (Tag 172, 21. Juni) 19 Stunden hell, der kürzeste (21. Dezember) nur 5 Stunden. Die Tageslänge in Abhängigkeit vom Tag \(x\) des Jahres lässt sich durch eine Sinusfunktion beschreiben.

  1. Bestimmt \(a\), \(d\) und \(b\) (Periodenlänge: 365 Tage).
  2. Bestimmt \(c\) mithilfe des längsten Tages. Welches Datum ist Tag \(c\) ungefähr und was passiert an diesem Tag?
  3. Wie lange ist es am 1. Mai (Tag 121) hell? Gebt das Ergebnis in Stunden und Minuten an.

Aufgabe 4 (Zusatz): Jetzt rückwärts

Gegeben ist \(g(x) = 3 \cdot \sin\left(\frac{\pi}{2} \cdot (x + 1)\right) + 4\). Gebt Max, Min, Periodenlänge und einen Startpunkt an und skizziert den Graphen für \(0 \leq x \leq 8\).

Formelblatt: Die allgemeine Sinusfunktion

Alles auf einen Blick – zum Nachschlagen nach der Stammgruppenphase.