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15A.2 Achsen skalieren, verschieben; sinusförmige Welle, Amplitude, Frequenz, Anfangsphase


CC-BY-NC-SA 3.0

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wennich weiß wie die Sinus aussiehtund ich möchte mir nun überlegen wie den diese Funktionaussiehtzweimalder Sinusplatzzwei mal der Sinusvon sechs was mache ichmit der Kurve dem Grafenvom Sinus und den Grafen von zwei mal Sinusvon Xdas was vorher für jedes Y rausgekommen für den Sinus mal zwei nehmen das heißt sie nimmt die Sinuswelle mit der doppelten Amplitudesind sie das Jahr in Elektrotechnikin den Sinuswellen zu bearbeiten sinddie Zahl vor dem Sinus ist dieAmplitudedoppelte Amplitude von Sinus der üblichen Richtung zweimal so groß oder zweimal so kleiner under gestern ist mir eingefallen man kannstatt dass man die Kurve verformt dass wir das übliche ich nehme die Sinuskurveund sage jetzt aber doppelte Amplitudedas wäredas üblicheMarker noch anders angehendas manweiterhin die Sinuskurve ein maltnur die Achsen anders beschriftetdas kann sein dass dasetwas überraschend istkann aber auch sein dass das hilft bei der Vorstellungliefert das richtige Verfahren raus blicken also das eine Verfahren wäredas eine Verfahren wäreich nehme die Kurve vom Sinusund baue rum an der Kurve vom Sinusin diesem Falle die doppelte?? großgeworden die doppelte Amplitude eine Möglichkeitandere Möglichkeitichändere die Achsenwenn ich will dass das hier obendreinauchdie Kurve fürzwei mal Sinus fertig sein muss was muss ich an den Achsen ändern dieselbe Kurve malendas es folgten bisher findetman sie dieselbe Kurve mal möchte die Achsen ändern wie ändern Sie die Achsensind das eine Lösung für faule Leute ich lass die Kurve stehen und schreib jetzt einfach gar nicht mehr eins tanzen schreibe ich zwei dranund minus zwei dranhabe ich denselben Effekt wie ebenich kann meine Sinusäh Schablone nehmendie Normalparabeldrauf ist und ich schreib einfach was anderes an die y-Achse der größte wird hierist jetzt nicht mehr eins sondern zweimal eins zweider kleinste Welt hier ist es nicht mehr minus eins und zwei mal minus eins zweidarausindas relativ schnellgucken uns folgende Funktionenplusfünfan das überlegen sich gerade mal selbst was schreiben Sie an die y-Achsedass das wieder stimmt das kann ich mir dann stehen was muss ich an die y-Achse schreiben damitdie Kurve wieder stimmtPunktdas geht so schnell dass ich mich frage ob das ?? das bessere Verfahren istdas übliche Verfahren ?? Komma guckt sich anders mit der Kurve passiert aber vielleicht geht es so doch viel schneller also was passiert wenn aus dem Original Sinus die eins rauskommtdann kommt aus dieser grünen Funktion zweimal eins plus fünf raus das heißt hier muss stehensiebenund nicht einsund wenn aus dem Original Sinus minus eins rauskommtund aus der grünen Funktion zweimal minus eins plus fünfminus zwei plus fünf also drei rausund wenn aus dem Originalimmer noch nicht die null wenn aus dem Original Sinus null rauskommt zweimal null plus fünf ihr die dann alsofünfSie ändern einfach die y-Achseman sich rückwärts überlegen was denn jetzt eigentlich passiert ist sind die nullwo sie sinnvoll und liegenam?? das überlegen was denn eigentlich passiert ist ich habe diese Funktion genommen diese Kurve soll ich sagen ich habe diese Kurve genommenhaben sie in der Amplitudeum Faktor zweiauf Faktorzwei erhöhtdas ganzeschlägt mehr aus zwei nach oben zwei nach untenunterhalb diese Kurve nach oben geschoben so geht's auch sie sagenwird sagen was mit der Sinuskurve passiert ich nehme meine Originalnach ?? Klammer zu schimmert schematisch in ich nehme meine Original Sinuskurvegehe auf die doppelte Amplitudeverschiebt die dann fünf nach obendas könnte man auch schreiben oder was anders an die y-Achsedas wirkliche Lösung für faule Leuteokay das ist das mit der y-Achsein das X bleibt so wie's wardannschlimmer wird's wenn ich jetztmit dem X rumbastledas ist der nächste Schritt was passiert wenn ich folgendes habeX wird abgebildetauf Sinusvon?? bis eben hatte dreimal X plus vierwas schreibe ich nunan die Achsen dran damit dieselbe Kurve dieselbe Schablonejetzt aberganz gelungenzwei Fieber das was im Originalund hier stand minus eins eins im Originalschreiben Sie nun an die Achsen damit weiterhin diese Sinus Kurvedas Vergnügenmitdamit weiterhin diese Sinus Kurvedas richtige istdiese Kurve soll zur Sinuskurve werden was schreibe ich an die Achsen eines dann trotzdem stimmteine y-Achse ändert sich offensichtlich nichtswenn der Sinus eins istkommt hier eins raus wenn der Sinus minus eins es kommt dann minus eins rausda passiert nicht auf der höchsten Achse die x-Achse ist spannendüberlegen sich leicht als ersteswurde mirdieser Punkt der Kurve landen soll?? null der Sinus vierten null welches X habe ich eingesetztdamit nun null rauskommtso muss man sich das überlegendie Kurve soll dieselbe bleiben wie vorherwelches X schreibe ich hier X gleich Fragezeichenwelches X schreibe ich hier drandamit null rauskommt für diese Funktion die grüne FunktionPunkt immer muss einmal rückwärts denkeneinmal rückwärts denkenan dieser Stelle habe ich den Sinus von null stimmtder Sinus von nulldas heißt hier hat null drin gestandenals die einzige Chance das X gleich minus vier gewesenistdenke ichauf Anhieb nicht gerade so einleuchtenddabei ist gleich minus vierich habe minus vier eingesetzt und es hat den Sinus von null ausgerechnet kommt dahier möchte ich den Sinus vonKi ausrechnenwas hier der Funktionswertist es der Sinus von Pi also frage ich mich wann kommt denn aus dreimal X plus vierderWertpapiereraus dreimal Klammer auf X plus vier ist gleichPiwill sagendreimal X plus vier ist Pi beide Seiten durch drei das macht Xplus vier ist gleichPiDrittelmachtX ist gleichPiDrittel minusviergrößenordnungsmäßigohne Taschenrechner Pi Drittel minus vier in welcher Größenordnungbin ich dannPi Drittel lässt etwas mehr als einsPS drei Komma irgendwas durch drei als etwas mehr als ein von etwas mehr als eins zig vier abauf mal passiertnunetwas mehr als eins Ziel ist etwas mehr als einsnullminus einsminus zwei minus dreivon den etwas mehr als eins sich vier ab eins zwei dreivier das heißt ich liege bei minus zwei Komma noch was kurz vor der minus dreidas hier wird alsokurz vor der minus drei liegenden sagen hier stehtda nicht mehr Pian das die müsste ich minus zwei Komma neun neun irgendwasoder zwei Komma acht was weiß ich hier müsste irgendwas wieminus zwei Komma achtoder sowasdran stehen das heißt die minus drei ist aufdieser Seite da muss irgendwo die minus drei seinder ??ja weiterhin die richtige Richtungund so weiter auf diese Weise können die x-Achse ummodelndas ist vielleicht schon etwas aufwendig mit Sachsen wieder schon recht schick mit der x-Achse ist das bisschenaufwendig?? normal erklären wie man sich das anders vorstellen kann was hier passiert Sinus von dreimalX plus viertausend er mehrere Funktionen verkettetSinusvondreimaljetzt kommt hier X plus vierdasin drei Funktionen verkettetsind sie drei Funktionen dar die verkettet sinddas Inderin Plus vier das ist die erste Funktiondas mache ich als erstesVieh addierenund dann kommt mal dreidas ist das was ich als zweites macheund dann kommt zum Schlussder Sinus das was ich als letztes machedas Resultat liefertam?? könnt ihr dem Prinzip hingehen und jeden dieser Schritte verfolgender Sinusist die normale Sinuskurveaberda steht der Sinus von dreimalirgendwaswas machen sie mit der normalen Sinuskurveum den Sinus von dreimal irgendwas zu kriegenKomma den was den passiert durch die dreidas was vorher drei Einheitenungefähr dreieinhalb gedauert hat ?? Periodedauert nun minus vier bis minus zwei Kommaneun zwei Komma acht was weiß ichdort nur noch ungefähr eine Einheit?? Periode ist von drei ungefähr drei auf ungefähr eins geschrumpft das heißt diese Kurve läuft viel schneller durchläuft dreimal schneller durch dreimal schneller durch heißtähmsie ist gestaucht worden zur Praxis gestaucht wordendas macht diese dreizu etwa zu Stau und um Faktordreidamit habe ich alsoeine Sinuswelledie gestaucht wirdum Faktor drei und jetzt steht hier noch innen drinnen ganz innen drin plus vier was mache ich also mit dieser gestauchtenSinus Funktionalso geht das auch dass sie sagen hier AG erster Schritt Stau vonum Faktor dreioder auf ein Drittel tauchenund dannwas ich da habeverschieben wie manche das jetztwas man so was ich da habe verschiebenum vier nach links verschiebenhintereinanderaußen der Sinusdie drei sorgt dafür dass ergestaucht wirdin Blickrichtungzu y-Achse hinund ganz innen drin das hier sorgt dafürdass die gestauchte Kurve auch noch verschoben wird der Reihenfolgeweil es eben als Frage kam für das noch mal vor wie das denn in der anderen Reihenfolgemit der sie ausmultiplizierenwohl Designer funktioniert etwas anderswenn ich hier schreibe?? dasselbe ist Sinus vondreimal X plus zwölf und die Klammernehmen dies hier ohne Klammer dreimal X plus zwölfwas ist nun die erste Operation die stattfindetes wird als in anderen Reihenfolgeerstmal drei das ist mein erster Schritt und dann plus zwölfdas ist mein zweiter Schritt und dann den Sinus das ist der dritte Schrittdrei Funktion hintereinandermein Xgeht reindie erste Funktion und bittet mit dreidie nächste Funktion addiert zwölf dazuund diedritte und letzte Funktion bildet daraus dann den Sinus das es anders als was hier hattendabei erstes addieren und dann das modifizieren und dann der Sinus in der Reihenfolgedas ?? durch genauso wieder zusammen stricken ich nehme die Kurve vom Sinuswas muss ich jetzt sagen was ich mit der Kurve von Sinus macheich bei dir wenn ich die Sinus Funktionenverbiegen willdas die dritte die angewendet wird werde ich nicht sofort zur ersten Springen die zweite auslassen das wenn bisschen komisch ist das auch so um zu wissen was den Sinus sehr angetan wird guck ich mir die nächst innere ein als zweites wurde die dreimalFunktion angewendet das war der zweite Schritt genau dasselbe mach ich hierdas ist dann aber die plus zwölf Funktionaußen der Sinus und entsteht hier als nächstewenn ich so schreibe plus zwölf ich muss mal überlegen was damit passiertdas hatten ihm schon was da passiert ich nehme die Sinuskurvenormal ordentlichen Malnehmen die Sinuskurve aber ich verschiebe sie um zwölfnach linksSinus von irgendwasplus zwölf heißt die Sinuskurve zu nehmen und sie um zwölf zu verschieben ??ordentlicheKonventiondas klarzumachen?? die Sinuskurve nehmen und sie um zwölf verschiebenund dann nehme ich dieseverschobeneSinus Kurve mache was damithabe ich den Sinusvon irgendwas plus zwölfgesetzlich Dreiecks rein und nicht Xwenn sie das tunstatt X Dreiecks einsetzen heißt dass die Stauchung des zu y-Achse hin das hat mir ja auchaber früher ich nehme den Sinus von dreimal irgendwasdas beschleunigt den Sinus taucht ihn zury-Achsehindas passiert jetzt auch aber mit dieser Funktionder Sinus von irgendwas plus zwölf da setz ich die drei X eins hatte diese verschobene Funktiondie hier die wird jetztgestauchtauf ein Drittel oder um Faktor dreigestaucht Jochmann das bezeichnenalso vorsichtig es kommt auf die Reihenfolge an?? wird erst verschoben oder ersteskaliertje nachdem passiert was andereskann das Wort so vorstellt ?? ich schiebe um zwölf nach linksund wenn ich dann straucheltehabe ich im Endeffekt ja nur noch um vier nach links geschoben diese Verschiebung mit der Milchstauauf der Landkarte vorgehen auf der Landkarte zehn Kilometer nach links undSummen dannaus aus der Landkarte der sind sie mit direkt zehn Kilometer sich dieser soll sagen sie gehen tausend Pixelgegeben und tausend Pixel nach links auf der Landkarte untersuchen sie aus?? sind sie natürlich mehr so weit links wie vor Berlins gewesen sind und deswegen reduziert dann um den Faktor drei und das ist genau das hier das dann nur noch um vier im Endeffekt verschoben ?? also aufpassenKomma was die Reihenfolge angehtVenedig Effekt können Sie alles von dieser Art immer in so kleine Schritte zerlegenes wird was verschobenist etwas in irgendeine Richtung gestauchtoder gespreiztdannSinus Wasser wieder aussieht Wurzel was mir aussieht X hoch drei Wasser wieder wie die aussieht und so weiterähminsofern kann man ganz viele von diesen Fällenohne irgendwasan eine groß Überlegung einfach lösen irgendwann könntest direkt ablesenan dieser Stelle solcher normalenVerbindung machen zur Elektrotechniknicht dass sie so stehen habein der Elektrotechnik sind sehr gerne danach ?? sowasarm malen Sinusvon zweiPi F T plus Fihoffe sie können das dann grob wieder erkennenähmwas hier passiert istdreimal X plus zwölf steht im Sinus trennenund hier steht eine Konstantetypischerweisemit Konstante mal die Zeitpluseine weitere Konstante drinnunkönnen Sie dasskizzierendas wäre meine Hoffnung dass sie in der Lage sind das skizzierenwas heißt das eigentlichhieß meine Sinuswellenach dem Verfahren von ihm hier ist meine Sinuswellewie beschriften Sie die Achsen somit dass damit das stimmtwas schreiben Sie hier an die Achse was schreiben Sie an die Achsedamit sie einfachen Sinuswelle einzeichnen könnenaber das hier geblutet habendas C hat jetzt die Rolle von dem Xund was sie rauskommenYY solche geblutet werden wie beschriften Sie die Achsendie y-Achseist immer so viel einfacher als die x-Achse eine Stellealso der Sinusder früher mal von minus eins bis eins geht geht natürlich jetzt von minus Abis plusA die Amplitude so muss das dann aussehen wenn sie aus den Sinusfrüher eins raus gehabt haben und wir sind sie arm mal das Dingund Aarau sind aus den Sinus minus als Ausgabe tanken sie minus ausso überwältigendnunhier wird Swiss entspannenbei welcher Zeitwelcher Zeit habe ich den Sinus vonnull ausgerechnetdas ist die Frage ihrMann kommt hier null rausnicht an der Stelle der vorneden Sinus von null ausgerechnetdas hier gleich Nullin das Gleichnis ?? als ein gleichfürchterlich ausalso hier vorne habe ich das zwei Pi FTplusFi gleich null istman das auflösenundähm ich finde also das zwei PiT ist gleichminus Fi das Vieh rüber bringenund damit ist sie gleich minus Fi durch zwei PiFdas wird doch eher unübersichtlichdas heißt diese Zeit hier die früher mal null war für den Normalsinusdiese Zeit hier ist minus Fidurch zwei Pi F O jeschreibt das inOsakaan der Stelle T gleich und so weiterklang das gemeint ist das müßig da vorne dran schreibenan diesem Zeitpunktwarenund hier hintenüber den auch nochhier möchte ich den Sinus von zwei Pi ausrechnenPi?? Pi hier möchte ich den Sinus von zwei Pi ausrechnen das heißtin der Klammer steht zwei Pi trennenmit anderen Wortenzwei Pi FT plus Fi ist gleich zweiPimal wieder auf?? ähmda habe ich zwei Pi FTist gleichzwei Pi minusFifirüberbringen??ich teile vielleicht erst mal durch zwei ?? wie man sieht hübscher aus beide Seiten durch zwei Pi FT ist also eins minus Fi durch zwei Pijetzt ?? nur noch durch FF Teil habe ich gesagtT ist gleicheins durch F minus Fi durch zweiPiFam eins durch Fsollte ihn irgendwie bekannt vorkommendas einzig F ist der alte bekannte Periodendauergroß Twenn sie können eine Frequenz von sagen wir hundert Hertz haben hundert Schwingungen pro SekundeKehrwert davon heißt dass die Periodendauer ist eine HundertstelSekunde hundert Hertz werden zu eine Hundertstelsekundedas ist die PeriodendauerKehrwertder Frequenz bildenPunktdas muss sie hinten dran schreiben das ist die Zeit für die dahintendas passiert auch mit der Periodendauerdaraufdie zeitig da vorne hin schreibeplus die Periodendauerist die zeitlich dahinten hinschreiben so muss es sein hier zwischen auch ??einmal die Periodendauer von bis Dahinmessemusste einmal groß Toder Einzelhefte zwischen denam immer das so macht ist das vielleicht nicht so richtig anschaulichwas jetzt Fi bedeutetF die Frequenz klarnur Fi ist leicht noch nicht ganz so klarähmdas gucken muss ?? nochmals allerletztes an was heißt das eigentlichwas ist diese Rolle von Fiwenn ichdaswenn ich mir diedas mit mit Schwerstaukundenund verschiebenangucke schreibst ?? mal hin ?? Komma als ButterflyY ist gleichA mal Sinusvon zwei??Amal Sinus von zwei Pi FTplusFidie Rolle von dem Fklar die Frequenz aber eben schon gesehenhaben die Rolle von dem Fidi ist hier ziemlich verborgensagen oder Sinus fängt aber eigentlich bei minus durch zwei PF anwenn ich diese Operationenlese dir stehenich habe den Sinusmal A als äußere Funktionmal ich das hier mal aufSinus Mala ist die äußerste Funktionin den fange ich an mit zwei PF Waldsee das was als erstes macheich nehme die Zeit modifizierenzwei Pi mal der Frequenz das ist die innerste Funktiondann addiere ichwieder zu?? und dann will ich einmal den Sinus in dieser Reihenfolgedas wieder zerlegt vorstellenA mal den Sinus ein Sinus mit der richtigen Amplitudesowas habe ichdieser Kurve denn jetzt eilig angetander Sinusist dieäußerste Funktion der Amal Sinus ist die äußerste Funktion ?? trugen sie was was was passiert vorher unmittelbar vorherplus Fiplus Fi passiert vorherwerden sie eben schon gesehen wenn sieinnen drin im Argument was addierenmit dem Argument was addierenwas hier mit dem Argument was addierendie das nach hinten loswenn sie da was addieren wir die Funktion nach links verschobendas heißt ich nehme den Sinusmit seiner Amplitude hier und verschiebe ihnum viel nach linksdas nennt sich deshalb dann die Anfangsphasedieses Fidas ist der Winkel bei dem der Sinus losgehtSinus wird um soundsoviel verschoben nach linksdas heißt der Sinus geht ab diesem Winkel loswenn sie hier vielleicht neunzig Grad wählenwird aus dem Sinusder KosinusAnfangsphaseneunzig GradSinuswelle wird nach links verschoben oder der Zeit die Sinuswelle startet früher ebenso die Sinuswelle startet früherbesinnliche ebendamit eben auch gesehenT gleich minus irgendwasder startet früher der Zeitpunkt jetzt negativder Sinus startet seinen negativen Zeitpunkt wenn der Anfangswinkelpositiv istundhier innen drin klar das übliche es wird skandiert mit zwei PFsind in diesenverschobenen Sinusundtauchen ihn um den Faktor zwei PFdas stellt die Frequenz ein jeschneller die Schwingungen zusammen liegenhohe Frequenzwenn ich dich zusammenlegenwenn Frequenz kleine Siedler sind auseinanderwenige Schwingungen pro Sekundeso fusionierteer die Frequenzsie können all diese Formen hier für diese handelsüblicheSinus schwammige Funktion so lesennehme den Sinuseiner bestimmten Amplitudedann verschiebe ihn um Fi nach linksdas ist die Anfangsphasedeshalbder Winkel bei dem der Sinus losgehtes keine wirklichen Draht lesen oder in Radiant lesenbei welcheman welcher Stelle der Sinusperiodefang ich an bei neunzig Grad heißt das euch manchen Kosinus wenn ich etwa neunzig Grad anfangeoder mit hundert achtzig Grad nehmendann fangen siesoachtzig Grad nehmen dann am Sinn minus Sinus hundert achtzig Grad Phasenverschiebungäh nimmt man gern als gleichbedeutend füranderes Vorzeichendas was als zweites hier passiertund die letzte Geschichte hier die ich berücksichtigenmuss aber die erste die gerechnet wirdist das die Zeit mit irgendwas modifiziert wird dieses ganzeObjekt hier der verschobene Sinus mit der richtigen Amplitude wird gestaucht oder gespreiztum dieRT gleich nullPosition herumalso da wofür mal die x-Achse gesessen hat um diese Position herum wird der Staub gespreiztdas heißtwenn das in Kosinus für mich war wird es nach dieser Aktion auch Kosinus für mich bleiben ist der schöne Winkel so schreibtman innerlich die Wellenform aus dem Sinus wird ein Kosinus neunzehnten neunzig Grad addierenunabhängig von der Frequenz