4.4
Cosinuslikninger

4.4 Cosinuslikninger

Løse likninger med cosinus.

50 min
23 oppgaver
CosinuslikningGenerell løsningSymmetri
Du leser den tradisjonelle versjonen
Din fremgang i kapitlet
0 / 23 oppgaver
Kapitlets plass i kurset

Introduksjon til cosinuslikninger

I forrige kapittel lærte vi å løse sinuslikninger. Nå skal vi se på cosinuslikninger, som er likninger der den ukjente står inne i en cosinusfunksjon.

Eksempler på cosinuslikninger:
- cos⁡(x)=12\displaystyle \cos(x) = \frac{1}{2}
- cos⁡(2x)=−1\cos(2x) = -1
- cos⁡(x−π4)=22\displaystyle \cos(x - \frac{\pi}{4}) = \frac{\sqrt{2}}{2}

Cosinusfunksjonen har andre symmetriegenskaper enn sinus, noe som påvirker hvordan vi finner løsningene.

Cosinusfunksjonens symmetri

Cosinusfunksjonen cos⁡(x)\cos(x) har følgende viktige egenskaper:

Verdimengde: −1≤cos⁡(x)≤1-1 \leq \cos(x) \leq 1

Periode: 2π2\pi (funksjonen gjentar seg for hver 2π2\pi)

Symmetri: cos⁡(−x)=cos⁡(x)\cos(-x) = \cos(x) (partallssymmetri om yy-aksen)

Denne symmetrien betyr at hvis cos⁡(α)=a\cos(\alpha) = a, så er også cos⁡(−α)=a\cos(-\alpha) = a.

Cosinuslikning
En cosinuslikning er en likning på formen

cos⁡(u)=a\cos(u) = a

der uu er et uttrykk med den ukjente xx, og aa er en konstant.

Løsbarhet:
- Likningen har løsning bare når −1≤a≤1-1 \leq a \leq 1
- Hvis ∣a∣>1|a| > 1, finnes ingen løsning

Steg-for-steg metode

For å løse cosinuslikninger bruker vi følgende fremgangsmåte:

📜Generell løsning av cos⁡(x)=a\cos(x) = a
Hvis cos⁡(x)=a\cos(x) = a der −1≤a≤1-1 \leq a \leq 1, er den generelle løsningen:

x=±cos⁡−1(a)+2πn,n∈Zx = \pm \cos^{-1}(a) + 2\pi n, \quad n \in \mathbb{Z}

Forklaring:
- cos⁡−1(a)\cos^{-1}(a) gir hovedløsningen i [0,π][0, \pi]
- ±\pm kommer fra cosinusfunksjonens symmetri
- +2πn+ 2\pi n gir alle periodiske løsninger

✏️Eksempel 1: Enkel cosinuslikning

Løs likningen cos⁡(x)=12\displaystyle \cos(x) = \frac{1}{2}

Sjekk om likningen har løsning
12\displaystyle \frac{1}{2} ligger mellom −1-1 og 11, så likningen har løsning.

Finn hovedløsningen
cos⁡−1(12)=π3\displaystyle \cos^{-1}\left(\frac{1}{2}\right) = \frac{\pi}{3}

Skriv generell løsning
x=±π3+2πn,n∈Zx = \pm \frac{\pi}{3} + 2\pi n, \quad n \in \mathbb{Z}

Løsninger i [0,2π⟩[0, 2\pi\rangle:
- x=π3\displaystyle x = \frac{\pi}{3} (n = 0, positivt fortegn)
- x=−π3+2π=5π3\displaystyle x = -\frac{\pi}{3} + 2\pi = \frac{5\pi}{3} (n = 1, negativt fortegn)

Svar: x=±π3+2πn\displaystyle x = \pm \frac{\pi}{3} + 2\pi n, n∈Zn \in \mathbb{Z}. I [0,2π⟩[0, 2\pi\rangle: x=π3\displaystyle x = \frac{\pi}{3} og x=5π3\displaystyle x = \frac{5\pi}{3}.

Gjør dette i GeoGebra

Utforsk: Løsningene av cos x = 0,5 grafisk

Skjæringspunktene mellom f(x)=cos⁡xf(x) = \cos x og linjen y=0,5y = 0{,}5 er løsningene av likningen cos⁡x=0,5\cos x = 0{,}5 på [0,2π][0, 2\pi]: x=π3\displaystyle x = \frac{\pi}{3} og x=5π3\displaystyle x = \frac{5\pi}{3}. Legg merke til symmetrien om x=πx = \pi.

Skriv inn én linje om gangen i inntastingsfeltet:

f(x) = cos(x)
g(x) = 0.5
Skjæring(f, g, 0, 2pi)

Med språket satt til norsk forstår GeoGebra kommandonavnene både på norsk og engelsk.

Åpne GeoGebra(åpnes i ny fane)
📝Oppgave 1

Løs likningen cos⁡(x)=32\displaystyle \cos(x) = \frac{\sqrt{3}}{2}. Finn generell løsning og alle løsninger i [0,2π⟩[0, 2\pi\rangle.

✏️Eksempel 2: Negativ cosinusverdi

Løs likningen cos⁡(x)=−12\displaystyle \cos(x) = -\frac{1}{2}

Finn hovedløsningen
cos⁡−1(−12)=2π3\displaystyle \cos^{-1}\left(-\frac{1}{2}\right) = \frac{2\pi}{3}

Skriv generell løsning
x=±2π3+2πn,n∈Zx = \pm \frac{2\pi}{3} + 2\pi n, \quad n \in \mathbb{Z}

Løsninger i [0,2π⟩[0, 2\pi\rangle:
- x=2π3\displaystyle x = \frac{2\pi}{3}
- x=−2π3+2π=4π3\displaystyle x = -\frac{2\pi}{3} + 2\pi = \frac{4\pi}{3}

Kontroll: cos⁡(2π3)=−12\displaystyle \cos\left(\frac{2\pi}{3}\right) = -\frac{1}{2}

Svar: x=±2π3+2πn\displaystyle x = \pm \frac{2\pi}{3} + 2\pi n, n∈Zn \in \mathbb{Z}. I [0,2π⟩[0, 2\pi\rangle: x=2π3\displaystyle x = \frac{2\pi}{3} og x=4π3\displaystyle x = \frac{4\pi}{3}.

📝Oppgave 2

Løs likningen cos⁡(x)=−22\displaystyle \cos(x) = -\frac{\sqrt{2}}{2}. Finn alle løsninger i [0,2π⟩[0, 2\pi\rangle.

✏️Eksempel 3: Spesielle cosinusverdier

Løs likningene: a) cos⁡(x)=0\cos(x) = 0 b) cos⁡(x)=1\cos(x) = 1 c) cos⁡(x)=−1\cos(x) = -1

a) cos⁡(x)=0\cos(x) = 0

cos⁡−1(0)=π2\displaystyle \cos^{-1}(0) = \frac{\pi}{2}

Generell løsning: x=±π2+2πn\displaystyle x = \pm \frac{\pi}{2} + 2\pi n

Dette kan skrives enklere som: x=π2+πn\displaystyle x = \frac{\pi}{2} + \pi n (alle oddetalls-multipler av π2\displaystyle \frac{\pi}{2})

b) cos⁡(x)=1\cos(x) = 1

cos⁡−1(1)=0\cos^{-1}(1) = 0

Generell løsning: x=2πnx = 2\pi n (bare en løsning per periode)

c) cos⁡(x)=−1\cos(x) = -1

cos⁡−1(−1)=π\cos^{-1}(-1) = \pi

Generell løsning: x=π+2πnx = \pi + 2\pi n

Svar: a) x=π2+πn\displaystyle x = \frac{\pi}{2} + \pi n b) x=2πnx = 2\pi n c) x=π+2πnx = \pi + 2\pi n, n∈Zn \in \mathbb{Z}

📝Oppgave 3

Løs likningen cos⁡(x)=−1\cos(x) = -1 og finn alle løsninger i intervallet [−2π,2π][-2\pi, 2\pi].

Likninger på formen cos⁡(kx)=a\cos(kx) = a

Når argumentet inneholder en faktor kk, må vi løse for hele argumentet først, og deretter dele på kk.

📜Løsning av cos⁡(kx)=a\cos(kx) = a
For å løse cos⁡(kx)=a\cos(kx) = a der k≠0k \neq 0:

1. Sett u=kxu = kx og løs cos⁡(u)=a\cos(u) = a
2. Få u=±cos⁡−1(a)+2πnu = \pm \cos^{-1}(a) + 2\pi n
3. Del på kk: x=±cos⁡−1(a)+2πnk\displaystyle x = \frac{\pm \cos^{-1}(a) + 2\pi n}{k}

Generell løsning:
x=±cos⁡−1(a)k+2πnk,n∈Zx = \pm \frac{\cos^{-1}(a)}{k} + \frac{2\pi n}{k}, \quad n \in \mathbb{Z}

✏️Eksempel 4: Likning med cos⁡(2x)\cos(2x)

Løs likningen cos⁡(2x)=12\displaystyle \cos(2x) = \frac{1}{2}. Finn alle løsninger i [0,2π⟩[0, 2\pi\rangle.

Sett u=2xu = 2x
cos⁡(u)=12\displaystyle \cos(u) = \frac{1}{2}

Finn generell løsning for uu
u=±π3+2πn\displaystyle u = \pm \frac{\pi}{3} + 2\pi n

Sett inn u=2xu = 2x og løs for xx
2x=±π3+2πn\displaystyle 2x = \pm \frac{\pi}{3} + 2\pi n
x=±π6+πn\displaystyle x = \pm \frac{\pi}{6} + \pi n

Finn løsninger i [0,2π⟩[0, 2\pi\rangle

Med positivt fortegn (x=π6+πn\displaystyle x = \frac{\pi}{6} + \pi n):
- n=0n = 0: x=π6\displaystyle x = \frac{\pi}{6}
- n=1n = 1: x=π6+π=7π6\displaystyle x = \frac{\pi}{6} + \pi = \frac{7\pi}{6}

Med negativt fortegn (x=−π6+πn\displaystyle x = -\frac{\pi}{6} + \pi n):
- n=1n = 1: x=−π6+π=5π6\displaystyle x = -\frac{\pi}{6} + \pi = \frac{5\pi}{6}
- n=2n = 2: x=−π6+2π=11π6\displaystyle x = -\frac{\pi}{6} + 2\pi = \frac{11\pi}{6}

Svar: x=π6,5π6,7π6,11π6\displaystyle x = \frac{\pi}{6}, \frac{5\pi}{6}, \frac{7\pi}{6}, \frac{11\pi}{6}

📝Oppgave 4

Løs likningen cos⁡(2x)=−32\displaystyle \cos(2x) = -\frac{\sqrt{3}}{2}. Finn alle løsninger i [0,2π⟩[0, 2\pi\rangle.

✏️Eksempel 5: Likning med cos⁡(3x)\cos(3x)

Løs likningen cos⁡(3x)=0\cos(3x) = 0. Finn alle løsninger i [0,2π⟩[0, 2\pi\rangle.

Løs for argumentet
3x=π2+πn\displaystyle 3x = \frac{\pi}{2} + \pi n (forenklet form for cos⁡(u)=0\cos(u) = 0)

Del på 3
x=π6+πn3\displaystyle x = \frac{\pi}{6} + \frac{\pi n}{3}

List opp løsninger i [0,2π⟩[0, 2\pi\rangle
- n=0n = 0: x=π6\displaystyle x = \frac{\pi}{6}
- n=1n = 1: x=π6+π3=π2\displaystyle x = \frac{\pi}{6} + \frac{\pi}{3} = \frac{\pi}{2}
- n=2n = 2: x=π6+2π3=5π6\displaystyle x = \frac{\pi}{6} + \frac{2\pi}{3} = \frac{5\pi}{6}
- n=3n = 3: x=π6+π=7π6\displaystyle x = \frac{\pi}{6} + \pi = \frac{7\pi}{6}
- n=4n = 4: x=π6+4π3=3π2\displaystyle x = \frac{\pi}{6} + \frac{4\pi}{3} = \frac{3\pi}{2}
- n=5n = 5: x=π6+5π3=11π6\displaystyle x = \frac{\pi}{6} + \frac{5\pi}{3} = \frac{11\pi}{6}

Svar: x=π6,π2,5π6,7π6,3π2,11π6\displaystyle x = \frac{\pi}{6}, \frac{\pi}{2}, \frac{5\pi}{6}, \frac{7\pi}{6}, \frac{3\pi}{2}, \frac{11\pi}{6}

📝Oppgave 5

Løs likningen cos⁡(3x)=1\cos(3x) = 1. Finn alle løsninger i [0,2π⟩[0, 2\pi\rangle.

Likninger på formen cos⁡(kx+c)=a\cos(kx + c) = a

Når argumentet også inneholder en konstant cc, må vi ta hensyn til denne i løsningen.

📜Løsning av cos⁡(kx+c)=a\cos(kx + c) = a
For å løse cos⁡(kx+c)=a\cos(kx + c) = a:

1. Sett u=kx+cu = kx + c og løs cos⁡(u)=a\cos(u) = a
2. Få u=±cos⁡−1(a)+2πnu = \pm \cos^{-1}(a) + 2\pi n
3. Sett inn og løs for xx: kx+c=±cos⁡−1(a)+2πnkx + c = \pm \cos^{-1}(a) + 2\pi n

Generell løsning:
x=−c±cos⁡−1(a)+2πnk,n∈Zx = \frac{-c \pm \cos^{-1}(a) + 2\pi n}{k}, \quad n \in \mathbb{Z}

✏️Eksempel 6: Faseforskyving

Løs likningen cos⁡(x−π4)=22\displaystyle \cos\left(x - \frac{\pi}{4}\right) = \frac{\sqrt{2}}{2}

Sett u=x−π4\displaystyle u = x - \frac{\pi}{4}
cos⁡(u)=22\displaystyle \cos(u) = \frac{\sqrt{2}}{2}

Finn løsning for uu
u=±π4+2πn\displaystyle u = \pm \frac{\pi}{4} + 2\pi n

Sett inn og løs for xx
x−π4=±π4+2πn\displaystyle x - \frac{\pi}{4} = \pm \frac{\pi}{4} + 2\pi n
x=π4±π4+2πn\displaystyle x = \frac{\pi}{4} \pm \frac{\pi}{4} + 2\pi n

To løsningsrekker:
- x=π4+π4+2πn=π2+2πn\displaystyle x = \frac{\pi}{4} + \frac{\pi}{4} + 2\pi n = \frac{\pi}{2} + 2\pi n
- x=π4−π4+2πn=2πn\displaystyle x = \frac{\pi}{4} - \frac{\pi}{4} + 2\pi n = 2\pi n

Generell løsning: x=2πnx = 2\pi n eller x=π2+2πn\displaystyle x = \frac{\pi}{2} + 2\pi n

Løsninger i [0,2π⟩[0, 2\pi\rangle: x=0x = 0 og x=π2\displaystyle x = \frac{\pi}{2}

Svar: x=2πnx = 2\pi n eller x=π2+2πn\displaystyle x = \frac{\pi}{2} + 2\pi n, n∈Zn \in \mathbb{Z}

📝Oppgave 6

Løs likningen cos⁡(x+π3)=−12\displaystyle \cos\left(x + \frac{\pi}{3}\right) = -\frac{1}{2}. Finn alle løsninger i [0,2π⟩[0, 2\pi\rangle.

✏️Eksempel 7: Kombinasjon av k og c

Løs likningen cos⁡(2x+π6)=32\displaystyle \cos\left(2x + \frac{\pi}{6}\right) = \frac{\sqrt{3}}{2}. Finn alle løsninger i [0,π][0, \pi].

La u=2x+π6\displaystyle u = 2x + \frac{\pi}{6}
cos⁡(u)=32\displaystyle \cos(u) = \frac{\sqrt{3}}{2}
u=±π6+2πn\displaystyle u = \pm \frac{\pi}{6} + 2\pi n

Sett inn og løs for xx
2x+π6=±π6+2πn\displaystyle 2x + \frac{\pi}{6} = \pm \frac{\pi}{6} + 2\pi n
2x=−π6±π6+2πn\displaystyle 2x = -\frac{\pi}{6} \pm \frac{\pi}{6} + 2\pi n

Med positivt fortegn:
2x=−π6+π6+2πn=2πn\displaystyle 2x = -\frac{\pi}{6} + \frac{\pi}{6} + 2\pi n = 2\pi n
x=πnx = \pi n

Med negativt fortegn:
2x=−π6−π6+2πn=−π3+2πn\displaystyle 2x = -\frac{\pi}{6} - \frac{\pi}{6} + 2\pi n = -\frac{\pi}{3} + 2\pi n
x=−π6+πn\displaystyle x = -\frac{\pi}{6} + \pi n

Løsninger i [0,π][0, \pi]:
- Fra x=πnx = \pi n: x=0x = 0 og x=πx = \pi
- Fra x=−π6+πn\displaystyle x = -\frac{\pi}{6} + \pi n: x=−π6+π=5π6\displaystyle x = -\frac{\pi}{6} + \pi = \frac{5\pi}{6}

Svar: x=0x = 0, x=5π6\displaystyle x = \frac{5\pi}{6} og x=πx = \pi

📝Oppgave 7

Løs likningen cos⁡(2x−π4)=−22\displaystyle \cos\left(2x - \frac{\pi}{4}\right) = -\frac{\sqrt{2}}{2}. Finn alle løsninger i [0,2π⟩[0, 2\pi\rangle.

Sammenlikning: Sinus vs. Cosinus

Det er viktig å forstå forskjellene mellom løsningsmetodene for sinus- og cosinuslikninger.

Løsningsformler - oppsummering
Sinuslikning sin⁡(x)=a\sin(x) = a:
x=sin⁡−1(a)+2πnellerx=π−sin⁡−1(a)+2πnx = \sin^{-1}(a) + 2\pi n \quad \text{eller} \quad x = \pi - \sin^{-1}(a) + 2\pi n

Cosinuslikning cos⁡(x)=a\cos(x) = a:
x=±cos⁡−1(a)+2πnx = \pm \cos^{-1}(a) + 2\pi n

Merk:
- Sinus: To separate uttrykk (sin⁡−1\sin^{-1} og π−sin⁡−1\pi - \sin^{-1})
- Cosinus: Ett uttrykk med ±\pm

✏️Eksempel 8: Sammenlikning av sinus og cosinus

Løs både sin⁡(x)=12\displaystyle \sin(x) = \frac{1}{2} og cos⁡(x)=12\displaystyle \cos(x) = \frac{1}{2} i [0,2π⟩[0, 2\pi\rangle.

Sinuslikning: sin⁡(x)=12\displaystyle \sin(x) = \frac{1}{2}
x=sin⁡−1(12)=π6\displaystyle x = \sin^{-1}\left(\frac{1}{2}\right) = \frac{\pi}{6}
x=π−π6=5π6\displaystyle x = \pi - \frac{\pi}{6} = \frac{5\pi}{6}

Løsninger: x=π6\displaystyle x = \frac{\pi}{6} og x=5π6\displaystyle x = \frac{5\pi}{6}

Cosinuslikning: cos⁡(x)=12\displaystyle \cos(x) = \frac{1}{2}
x=±cos⁡−1(12)=±π3\displaystyle x = \pm \cos^{-1}\left(\frac{1}{2}\right) = \pm \frac{\pi}{3}
Med +: x=π3\displaystyle x = \frac{\pi}{3}
Med -: x=−π3+2π=5π3\displaystyle x = -\frac{\pi}{3} + 2\pi = \frac{5\pi}{3}

Løsninger: x=π3\displaystyle x = \frac{\pi}{3} og x=5π3\displaystyle x = \frac{5\pi}{3}

Observasjon: Begge gir to løsninger per periode, men på forskjellige steder.

Svar: sin⁡(x)=12\displaystyle \sin(x) = \frac{1}{2} gir x=π6\displaystyle x = \frac{\pi}{6} og x=5π6\displaystyle x = \frac{5\pi}{6}. cos⁡(x)=12\displaystyle \cos(x) = \frac{1}{2} gir x=π3\displaystyle x = \frac{\pi}{3} og x=5π3\displaystyle x = \frac{5\pi}{3}.

📝Oppgave 8

Løs både sin⁡(x)=−32\displaystyle \sin(x) = -\frac{\sqrt{3}}{2} og cos⁡(x)=−32\displaystyle \cos(x) = -\frac{\sqrt{3}}{2} i [0,2π⟩[0, 2\pi\rangle. Hvilken likning har løsninger i tredje kvadrant?

Likninger uten løsning

En cosinuslikning cos⁡(x)=a\cos(x) = a har ingen løsning hvis ∣a∣>1|a| > 1.

✏️Eksempel 9: Likning uten løsning

Undersøk om likningen cos⁡(x)=2\cos(x) = 2 har noen løsning.

Siden verdimengden til cosinus er [−1,1][-1, 1], og 2>12 > 1, kan cos⁡(x)\cos(x) aldri være lik 22.

Konklusjon: Likningen har ingen løsning.

På samme måte har cos⁡(x)=−3\cos(x) = -3 ingen løsning siden −3<−1-3 < -1.

📝Oppgave 9

Avgjør hvilke av følgende likninger som har løsning:
a) cos⁡(x)=0,8\cos(x) = 0{,}8
b) cos⁡(x)=1,2\cos(x) = 1{,}2
c) cos⁡(x)=−0,99\cos(x) = -0{,}99
d) cos⁡(2x)=−1,5\cos(2x) = -1{,}5

Praktiske anvendelser

Cosinuslikninger dukker opp i mange praktiske sammenhenger, spesielt i periodiske fenomener.

✏️Eksempel 10: Temperaturmodell
Temperaturen i en by på den sørlige halvkulen gjennom året kan modelleres med funksjonen:

T(t)=12+10cos⁡(πt6)T(t) = 12 + 10\cos\left(\frac{\pi t}{6}\right)

der TT er temperaturen i grader Celsius og tt er antall måneder etter 1. januar.

a) Når er temperaturen 1717 grader?
b) Når er temperaturen under 77 grader?

a) Finn når T(t)=17T(t) = 17:

12+10cos⁡(πt6)=17\displaystyle 12 + 10\cos\left(\frac{\pi t}{6}\right) = 17

10cos⁡(πt6)=5\displaystyle 10\cos\left(\frac{\pi t}{6}\right) = 5

cos⁡(πt6)=0,5=12\displaystyle \cos\left(\frac{\pi t}{6}\right) = 0{,}5 = \frac{1}{2}

La u=πt6\displaystyle u = \frac{\pi t}{6}:
u=±π3+2πn\displaystyle u = \pm \frac{\pi}{3} + 2\pi n

πt6=±π3+2πn\displaystyle \frac{\pi t}{6} = \pm \frac{\pi}{3} + 2\pi n

t=±2+12nt = \pm 2 + 12n

I løpet av et år (0≤t<120 \leq t < 12):
- t=2t = 2 (mars)
- t=−2+12=10t = -2 + 12 = 10 (november)

Svar a): Temperaturen er 17 grader ved t=2t = 2 (1. mars) og t=10t = 10 (1. november).

b) Finn når T(t)<7T(t) < 7:

12+10cos⁡(πt6)<7\displaystyle 12 + 10\cos\left(\frac{\pi t}{6}\right) < 7

cos⁡(πt6)<−0,5\displaystyle \cos\left(\frac{\pi t}{6}\right) < -0{,}5

Cosinus er mindre enn −0,5-0{,}5 når argumentet er mellom 2π3\displaystyle \frac{2\pi}{3} og 4π3\displaystyle \frac{4\pi}{3} (pluss perioder).

2π3<πt6<4π3\displaystyle \frac{2\pi}{3} < \frac{\pi t}{6} < \frac{4\pi}{3}

4<t<84 < t < 8

Svar b): Temperaturen er under 7 grader når 4<t<84 < t < 8, altså fra 1. mai til 1. september (vinter på den sørlige halvkulen).

📝Oppgave 10

En pendel svinger slik at posisjonen er gitt ved x(t)=5cos⁡(2t)x(t) = 5\cos(2t) cm, der tt er tid i sekunder.

a) Når er pendelen i posisjon x=2,5x = 2{,}5 cm for første gang?
b) Hvor ofte passerer pendelen gjennom x=0x = 0?

✏️Eksempel 11: Lydbølger

En lydbølge beskrives av trykket P(t)=P0cos⁡(2πft)P(t) = P_0\cos(2\pi f t), der f=440f = 440 Hz (tonen A).

Når er trykket maksimalt (P=P0P = P_0) i løpet av de første 10 millisekunder?

Finn når P(t)=P0P(t) = P_0:

P0cos⁡(2π⋅440⋅t)=P0P_0\cos(2\pi \cdot 440 \cdot t) = P_0

cos⁡(880πt)=1\cos(880\pi t) = 1

880πt=2πn880\pi t = 2\pi n

t=n440\displaystyle t = \frac{n}{440} sekunder

I løpet av 10 ms (0≤t<0,010 \leq t < 0{,}01):

Perioden er T=1440≈0,00227\displaystyle T = \frac{1}{440} \approx 0{,}00227 sekunder.

- n=0n = 0: t=0t = 0 ms
- n=1n = 1: t≈2,27t \approx 2{,}27 ms
- n=2n = 2: t≈4,55t \approx 4{,}55 ms
- n=3n = 3: t≈6,82t \approx 6{,}82 ms
- n=4n = 4: t≈9,09t \approx 9{,}09 ms

Svar: Trykket er maksimalt ved t=0t = 0, 2,272{,}27, 4,554{,}55, 6,826{,}82 og 9,099{,}09 ms.

📝Oppgave 11

En vekselspenning er gitt ved V(t)=2302cos⁡(100πt)V(t) = 230\sqrt{2}\cos(100\pi t) volt.

a) Finn alle tidspunkter i det første sekundet der spenningen er 230230 volt.
b) Hvor mange ganger per sekund er spenningen null?

✏️Eksempel 12: Geometrisk problem

I en trekant ABC er ∠A=x\angle A = x, og vi vet at cos⁡(x)=35\displaystyle \cos(x) = \frac{3}{5}.

a) Finn xx i grader.
b) Finn sin⁡(x)\sin(x).

a) Finn vinkelen:
x=cos⁡−1(35)=cos⁡−1(0,6)\displaystyle x = \cos^{-1}\left(\frac{3}{5}\right) = \cos^{-1}(0{,}6)

Bruker kalkulator: x≈53,13∘x \approx 53{,}13^\circ

b) Finn sin⁡(x)\sin(x):
Bruker identiteten sin⁡2(x)+cos⁡2(x)=1\sin^2(x) + \cos^2(x) = 1:

sin⁡2(x)=1−cos⁡2(x)=1−925=1625\displaystyle \sin^2(x) = 1 - \cos^2(x) = 1 - \frac{9}{25} = \frac{16}{25}

sin⁡(x)=45\displaystyle \sin(x) = \frac{4}{5} (positiv siden xx er en vinkel i en trekant)

Merk: Vinkelen xx er like stor som vinkelen mellom hypotenusen 55 og kateten 33 i en rettvinklet 3-4-5-trekant. Trekanten ABCABC selv trenger ikke å være rettvinklet.

Svar: a) x≈53,13°x \approx 53{,}13° b) sin⁡(x)=45\displaystyle \sin(x) = \frac{4}{5}

📝Oppgave 12

En vinkel θ\theta i en rettvinklet trekant oppfyller cos⁡(θ)=513\displaystyle \cos(\theta) = \frac{5}{13}. Finn sin⁡(θ)\sin(\theta) og tan⁡(θ)\tan(\theta).

✏️Eksempel 13: Krevende likning

Løs likningen 2cos⁡2(x)−1=02\cos^2(x) - 1 = 0

Omform likningen
2cos⁡2(x)=12\cos^2(x) = 1
cos⁡2(x)=12\displaystyle \cos^2(x) = \frac{1}{2}
cos⁡(x)=±12=±22\displaystyle \cos(x) = \pm \frac{1}{\sqrt{2}} = \pm \frac{\sqrt{2}}{2}

Løs for cos⁡(x)=22\displaystyle \cos(x) = \frac{\sqrt{2}}{2}
x=±π4+2πn\displaystyle x = \pm \frac{\pi}{4} + 2\pi n

Løs for cos⁡(x)=−22\displaystyle \cos(x) = -\frac{\sqrt{2}}{2}
x=±3π4+2πn\displaystyle x = \pm \frac{3\pi}{4} + 2\pi n

Kombinert løsning i [0,2π⟩[0, 2\pi\rangle:
x=π4,3π4,5π4,7π4\displaystyle x = \frac{\pi}{4}, \frac{3\pi}{4}, \frac{5\pi}{4}, \frac{7\pi}{4}

Alternativ: Bruk identiteten cos⁡(2x)=2cos⁡2(x)−1\cos(2x) = 2\cos^2(x) - 1:
cos⁡(2x)=0\cos(2x) = 0
2x=π2+πn\displaystyle 2x = \frac{\pi}{2} + \pi n
x=π4+πn2\displaystyle x = \frac{\pi}{4} + \frac{\pi n}{2}

Svar: x=π4+π2n\displaystyle x = \frac{\pi}{4} + \frac{\pi}{2}n, n∈Zn \in \mathbb{Z}. I [0,2π⟩[0, 2\pi\rangle: x=π4,3π4,5π4,7π4\displaystyle x = \frac{\pi}{4}, \frac{3\pi}{4}, \frac{5\pi}{4}, \frac{7\pi}{4}.

📝Oppgave 13

Løs likningen cos⁡2(x)−cos⁡(x)=0\cos^2(x) - \cos(x) = 0 i [0,2π⟩[0, 2\pi\rangle.

✏️Eksempel 14: Løsning i grader

Løs likningen cos⁡(x)=0,6\cos(x) = 0{,}6 og gi svaret i grader. Finn alle løsninger i [0∘,360∘⟩[0^\circ, 360^\circ\rangle.

Finn hovedløsningen
x=cos⁡−1(0,6)≈53,13∘x = \cos^{-1}(0{,}6) \approx 53{,}13^\circ

Skriv generell løsning
x=±53,13∘+360∘⋅nx = \pm 53{,}13^\circ + 360^\circ \cdot n

Finn løsninger i [0∘,360∘⟩[0^\circ, 360^\circ\rangle
- Med +: x≈53,13∘x \approx 53{,}13^\circ
- Med -: x≈−53,13∘+360∘=306,87∘x \approx -53{,}13^\circ + 360^\circ = 306{,}87^\circ

Svar: x≈53,13°x \approx 53{,}13° og x≈306,87°x \approx 306{,}87°

📝Oppgave 14

Løs likningen cos⁡(x)=−0,3\cos(x) = -0{,}3 og gi svaret i grader. Finn alle løsninger i [0∘,360∘⟩[0^\circ, 360^\circ\rangle.

Ekstraoppgaver
Din fremgang
0 / 4 oppgaver

Oppsummering

Hovedpunkter

1. Generell løsning av cos⁡(x)=a\cos(x) = a:
x=±cos⁡−1(a)+2πn,n∈Zx = \pm \cos^{-1}(a) + 2\pi n, \quad n \in \mathbb{Z}

2. For cos⁡(kx+c)=a\cos(kx + c) = a:
x=−c±cos⁡−1(a)+2πnkx = \frac{-c \pm \cos^{-1}(a) + 2\pi n}{k}

3. Symmetri: cos⁡(−x)=cos⁡(x)\cos(-x) = \cos(x) gir ±\pm i løsningsformelen

4. Løsbarhet: Kun løsning når −1≤a≤1-1 \leq a \leq 1

5. Antall løsninger: Per periode [0,2π⟩[0, 2\pi\rangle:
- Generelt 2 løsninger
- 1 løsning hvis a=±1a = \pm 1
- 0 løsninger hvis ∣a∣>1|a| > 1

Repetisjonsoppgaver
Din fremgang
0deloppgaver0 / 5 oppgaver

Dette kapitlet er skrevet av Anthropics toppmodeller (Claude Opus og Claude Fable) og er foreløpig ikke manuelt gjennomgått — kvalitetskontrollen gjøres av uavhengige KI-agenter, og innmeldte feil rettes fortløpende. Funnet en feil? Meld fra, så retter vi den. Les mer om hvordan innholdet lages.