Gleichung cos-sin --> aus der Statik

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mathenubi25 Auf diesen Beitrag antworten »
Gleichung cos-sin --> aus der Statik
Ich habe 2 Gleichungen, die ich nach alpha und beta umformen muss. Die Aufgabe ist ursprünglich aus der Statik, wo gefragt wurde, wie groß alpha und beta sein müssen, damit das Kraftsystem im Gleichgewicht ist.

-160*cos(alpha) + 210*cos(beta) = 0
160 *sin(alpha) + 210 sin(beta) - 250 = 0

wie löst man eine trigonometrische funktion dieser art?
Stefan_TM Auf diesen Beitrag antworten »
RE: Gleichung cos-sin --> aus der Statik
Hallo,

dividiere mal die beiden Gleichungen das Systems jeweils mit 10, dann sieht es leichter aus.
Danach meine erste Idee wäre:
Quadriere beiden, dann addiere die.
Dann schauen wir mal weiter.
mathenubi25 Auf diesen Beitrag antworten »
RE: Gleichung cos-sin --> aus der Statik
statt g_1 g_2 und g_3 benutz ich einfach A, B, und C

quadrieren:

I ) B² cos²(beta) = A² cos² (alpha)
II) A²sin²(alpha) - 2CA*sin(alpha) + C² = B²sin²(beta)

oder?
Stefan_TM Auf diesen Beitrag antworten »
RE: Gleichung cos-sin --> aus der Statik
Also soll ich ein Bisschen klarer schreiben:
Wenn du mit 10 beiden Gleichungen dividierst:

-16cos(alpa) + 21cos(beta)=0
16 sin(alpha) + 21sin(beta) = 25

Denn du die beiden quadrierst, erreichst du:

256 cos^2(alpha) +441cos^2(beta) +....=0
256 sin^2(alpha) +...

Wenn du die zwei Gleichungen addierst, und
sin^2(alpha)+cos^2(alpha) =1
berücksichtigst, kriegst du eine einfachere Form.
Mach zuerst das, bitte!
mathenubi25 Auf diesen Beitrag antworten »
RE: Gleichung cos-sin --> aus der Statik
wie genau quadriere ich sowas?

-16cos(alpha) + 21 cos(beta) = 0

jedes einzelne glied? also (-16cos(alpha))² + (21cos(beta))² = 0 ?
Stefan_TM Auf diesen Beitrag antworten »
RE: Gleichung cos-sin --> aus der Statik
Beim Quadrieren benütze die binomischen Regel:
(a+b)^2=a^2+2ab+b^2
(a-b)^2=a^2-2ab+b^2
 
 
mathenubi25 Auf diesen Beitrag antworten »
RE: Gleichung cos-sin --> aus der Statik
I) 256cos²(alpha) + 2*21cos(beta)*16cos(alpha) + 441cos²(beta) = 0

II) 256cos²(alpha) + 2*21cos(beta)*16cos(alpha) + 441cos²(beta) = 625

I und II sind iwie gleich fast, kann das sein? ist das richtig aber bis jetzt?
Stefan_TM Auf diesen Beitrag antworten »
RE: Gleichung cos-sin --> aus der Statik
Fehler noch:
- im II. Gleichung haben wir nur sin-Ausdrücke
- 2ab wird hier nicht 2*21*..., sondern 2*16*21*... in den beiden Gleichungen.
Nun 256* (cos^2(alpha) + sin^2(alpha)) = 256 genau so mit 441
mathenubi25 Auf diesen Beitrag antworten »
RE: Gleichung cos-sin --> aus der Statik
- 2ab wird hier nicht 2*21*..., sondern 2*16*21*... in den beiden Gleichungen.

wie meinst du das?
Stefan_TM Auf diesen Beitrag antworten »
RE: Gleichung cos-sin --> aus der Statik
Statt
2*21cos(beta)*cos(alpha) muss
2*16*21*cos(beta)* cos(alpha)
bzw.
2*16*21*sin(alpha)*sin(beta) kommen
mathenubi25 Auf diesen Beitrag antworten »
RE: Gleichung cos-sin --> aus der Statik
läuft gerade bissl durcheinander. Big Laugh
kannst du vllt mal alles niederschreiben wie weit wir jetzt sind?
Stefan_TM Auf diesen Beitrag antworten »
RE: Gleichung cos-sin --> aus der Statik
Es ist nicht mehr so viel, aber wir müssen durch.
Also schreib nun richtig die 2 Gleichungen un dann addiere linke Seite mit der linken und rechte mit der rechten
mathenubi25 Auf diesen Beitrag antworten »
RE: Gleichung cos-sin --> aus der Statik
I) 256cos²(alpha) + 2*16*21*cos(beta)* cos(alpha) + 441cos²(beta) = 0

II) 256sin²(alpha) + 2*16*21*sin(alpha)*sin(beta) + 441sin²(beta) = 625

so müsste es jetzt stimmen.

aber was genau muss ich hier denn addieren?
Stefan_TM Auf diesen Beitrag antworten »
RE: Gleichung cos-sin --> aus der Statik
Das stimmt fast, vergleiche die
Jetzt
I) 256cos²(alpha) - 2*16*21*cos(beta)* cos(alpha) + 441cos²(beta) = 0

II) 256sin²(alpha) + 2*16*21*sin(alpha)*sin(beta) + 441sin²(beta) = 625
_____________________________________________________________
III) 256cos²(alpha) + 256sin²(alpha) + 441cos²(beta) + 441sin²(beta)
- 2*16*21*(cos(beta)* cos(alpha)- sin(alpha)*sin(beta) ) = 625

Ich darf und will nicht alles machen, deswegen geht es nur steppweise:
Also wie kannst du das weiter vereinfachen?
Wie schon erwähnt sin^2(x)+cos^2(x) =1, egal was statt x steht.
Wende diese Identität in III) an!
mathenubi25 Auf diesen Beitrag antworten »
RE: Gleichung cos-sin --> aus der Statik
(256 + 441 ) 697 + 2*16*21 (cos(beta)*cos(alpha)- sin(alpha)*sin(beta)) = 625

am ende komm ich auf: cos(beta) * cos(alpha) - sin(alpha)*sin(beta) = -0,107 ca.

ja?
Stefan_TM Auf diesen Beitrag antworten »
RE: Gleichung cos-sin --> aus der Statik
Es ist OK so,
jetzt sollst du aus dem
-16cos(alpha)+21cos(beta)=0 ==>
cos(beta) = 16/21 * cos(alpha) und
aus dem
16sin(alpha) + 21 sin(beta) = 25 ==>
sin(beta)= (25-16*sin(alpha))/21

in die neuste Gleichungsform einsetzen.
Dann kriegst du eine Gleichung nur mit beta.
Stefan_TM Auf diesen Beitrag antworten »
RE: Gleichung cos-sin --> aus der Statik
Du sollst genauer hingucken(übrigens es gilt auch für mich) und ablesen,
also es ist
- 2*16*21*(cos(beta)* cos(alpha)- sin(alpha)*sin(beta) ) = -72
dementsprechend
cos(beta)* cos(alpha)- sin(alpha)*sin(beta) ) =+0,107
In dieser Gleichung sollst du - wie oben beschrieben - die cos(beta) und sin(beta) einsetzen und erhälts du eine Gleichung nur in alpha (weil hier du beta ausgemerzt hast)

PS. Übrigens
cos(beta) * cos(alpha) - sin(alpha)*sin(beta) = cos(alpha + beta),
das kannst du später anwenden, wenn notwendig
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