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author | Andreas Müller <andreas.mueller@ost.ch> | 2022-01-03 20:28:34 +0100 |
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committer | Andreas Müller <andreas.mueller@ost.ch> | 2022-01-03 20:28:34 +0100 |
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parent | Mantellinien zur Kegelschnittgraphik (diff) | |
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-rw-r--r-- | buch/chapters/030-geometrie/trigonometrisch.tex | 49 |
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diff --git a/buch/chapters/030-geometrie/trigonometrisch.tex b/buch/chapters/030-geometrie/trigonometrisch.tex index 2e02404..dc1f46a 100644 --- a/buch/chapters/030-geometrie/trigonometrisch.tex +++ b/buch/chapters/030-geometrie/trigonometrisch.tex @@ -18,6 +18,9 @@ Ausdrücke berechnen lässt. Es ist daher notwendig, neue spezielle Funktionen zu definieren, die trigonometrischen Funktionen. +% +% Definition der trigonometrischen Funktionen +% \subsection{Definition der trigonometrischen Funktionen} % XXX Abbildung Jakobsstab Eines der ältesten Messgeräte für Winkel ist der Jakobsstab, @@ -727,7 +730,7 @@ Zum Beispiel kann man das Newton-Verfahren verwenden mit dem Startwert $s_0=\pi/180$ für die Iteration, die $\sin 1^\circ$ liefern soll, und $c_0=\sqrt{1-s_0^2}$ für die Kosinus-Iteration. Die Konvergenz ist sehr schnell, bereits nach zwei Iterationen hat -man einen auf 16 Stellen genauen wert, wie man in +man einen auf 16 Stellen genauen Wert, wie man in Tabelle~\ref{buch:geometrie:trigo:newtontabelle} sieht. Mit einer einzigen Anwendung des Additionstheorems kann man jetzt aus den Werten der Tabelle~\ref{buch:geometrie:trigo:tabelle} @@ -769,8 +772,48 @@ ermöglicht. \label{buch:trigo:table:sinus}} \end{table} - - +% +% Trigonometrische Funktionen und Matrixexponentialfunktion +% +\subsection{Trigonometrische Funktionen und Matrixexponentialfunktion +\label{buch:geometrie:trigo:matrixexp}} +Die Exponentialfunktion erfüllt auf ganz natürlich Art eine +Additionsgesetz, es ist $\exp(t_1+t_2)=\exp(t_1)\exp(t_2)$. +Diese Eigenschaft bleibt erhalten, wenn man als Argumente der +Potenzreihe Matrizen verwendet, wenigstens wenn diese Matrizen +vertauschen. +Insbesondere gilt +\[ +\exp(\alpha J+\beta J) += +\exp(\alpha J) \exp(\beta J). +\] +Setzt man $\alpha J$ in die Potenzreihe der Exponentialfunktion ein, +bekommt man +\begin{align*} +\exp(\alpha J) +&= +\sum_{k=0}^\infty \frac{\alpha^k}{k!}J^k +\\ +&= +\biggl( +\sum_{j=0}^\infty \frac{\alpha^{2j}}{(2j)!}(-1)^j +\biggr)E ++ +\biggl( +\sum_{j=0}^\infty \frac{\alpha^{2j+1}}{(2j+1)!}(-1)^j +\biggr)J, +\end{align*} +somit folgt +\begin{align*} +\cos\alpha +&= +\sum_{j=0}^\infty (-1)^j\frac{\alpha^{2j}}{(2j)!} +\\ +\sin\alpha +&= +\sum_{j=0}^\infty (-1)^j\frac{\alpha^{2j+1}}{(2j+1)!} +\end{align*} |