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Ableitungen trigonometrischer Funktionen

Ableitung von cos x: Formel, Beweis und Beispiele

Die Ableitung von cos x ist -sin x. Mit Beweis über den Grenzwert, einem schnellen Beweis über sin x, der Kettenregel für cos(u) und Beispielen wie cos(5x).

Ableitungen trigonometrischer Funktionen Aktualisiert 2 Min. Lesezeit

Auf einen Blick

\frac{d}{dx}\,\cos x = -\sin x
Ableitung
-\sin x für jedes reelle x
Mit Kettenregel
\dfrac{d}{dx}\cos u = -\sin u \cdot u'
Zweite Ableitung
-\cos x
Einheit
x muss im Bogenmaß angegeben sein
Als Integral
\int \cos x\,dx = \sin x + C
Auf dieser Seite
  1. Graph von cos x und seiner Ableitung
  2. Beweis mit dem Differenzenquotienten
  3. Ein schnellerer Beweis über sin x
  4. Mit der Kettenregel: Ableitung von cos(u)
  5. Rechenbeispiele
  6. So merkst du dir das Vorzeichen
  7. Typische Fehler

Die Ableitung von \cos x ist -\sin x. Der Kosinus startet bei x = 0 auf seinem Maximum und fällt dann, seine Steigung ist für kleine positive x also negativ, passend zu -\sin x < 0.

\frac{d}{dx}\,\cos x = -\sin x

Graph von cos x und seiner Ableitung

Graph von y = cos x und seiner Ableitung y = -sin x
Wo \cos x fällt, liegt -\sin x unterhalb der Achse. Im Hochpunkt x = 0 ist die Steigung 0, bei x = \frac{\pi}{2} ist sie -1.

Beweis mit dem Differenzenquotienten

Das Additionstheorem liefert \cos(x + h) = \cos x\cos h - \sin x\sin h. Also gilt

\frac{\cos(x + h) - \cos x}{h} = \cos x\cdot\frac{\cos h - 1}{h} - \sin x\cdot\frac{\sin h}{h}

Mit \frac{\cos h - 1}{h} \to 0 und \frac{\sin h}{h} \to 1 folgt:

\frac{d}{dx}\cos x = \cos x\cdot 0 - \sin x\cdot 1 = -\sin x

Ein schnellerer Beweis über sin x

Schreibe \cos x = \sin\left(\frac{\pi}{2} - x\right). Mit der Kettenregel und der Ableitung von sin x gilt dann:

\frac{d}{dx}\cos x = \cos\left(\frac{\pi}{2} - x\right)\cdot(-1) = -\sin x

wobei \cos\left(\frac{\pi}{2} - x\right) = \sin x verwendet wurde. Die -1 aus der inneren Funktion ist der Ursprung des Minuszeichens.

Mit der Kettenregel: Ableitung von cos(u)

\frac{d}{dx}\,\cos u = -\sin u\cdot u'
Funktion Innere Funktion u Ableitung
\cos(5x) 5x -5\sin(5x)
\cos(x^3) x^3 -3x^2\sin(x^3)
\cos(1 - x) 1 - x \sin(1 - x)
\cos(\ln x) \ln x -\frac{\sin(\ln x)}{x}

In der dritten Zeile heben sich zwei Minuszeichen auf.

Rechenbeispiele

Beispiel 1: ein Produkt. \frac{d}{dx}\left(e^x\cos x\right) = e^x\cos x - e^x\sin x = e^x(\cos x - \sin x), nach der Produktregel.

Beispiel 2: ein Quotient. \frac{d}{dx}\frac{\cos x}{x} = \frac{-x\sin x - \cos x}{x^2}, nach der Quotientenregel.

Beispiel 3: Bewegung. Die Position einer Feder ist s(t) = 4\cos(2t). Ihre Geschwindigkeit ist v(t) = -8\sin(2t), ihre Beschleunigung a(t) = -16\cos(2t) = -4s(t). Die Beschleunigung zeigt also immer zurück zur Mitte.

Beispiel 4: eine waagerechte Tangente. \frac{d}{dx}(x + 2\cos x) = 1 - 2\sin x. Das ist 0, wenn \sin x = \frac{1}{2} gilt, also bei x = \frac{\pi}{6} und x = \frac{5\pi}{6} in [0, 2\pi).

So merkst du dir das Vorzeichen

Stell dir den Einheitskreis vor. Der Kosinus ist die waagerechte Koordinate. Wächst der Winkel von 0 aus, bewegt sich der Punkt nach oben und nach links, die waagerechte Koordinate wird also kleiner. Eine kleiner werdende Größe hat eine negative Änderungsrate, deshalb ist die Ableitung -\sin x und nicht +\sin x.

Typische Fehler

  1. Das Minuszeichen weglassen. Das ist der häufigste Fehler bei trigonometrischen Ableitungen. Merke: "Ko"-Funktionen bekommen ein Minus.
  2. Durcheinander mit doppeltem Minus. \frac{d}{dx}(-\cos x) = \sin x, also positiv.
  3. u' vergessen. \frac{d}{dx}\cos(4x) = -4\sin(4x), nicht -\sin(4x).

Die Umkehrung steht auf der Seite zum Integral von cos x. Die Seite zur Kosinusfunktion behandelt ihren Graphen und wichtige Werte.

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Sinus, Kosinus und Tangens

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Häufig gestellte Fragen

Was ist die Ableitung von cos x?

Die Ableitung von \cos x ist -\sin x.

Was ist die Ableitung von cos(2x)?

Mit der Kettenregel: -\sin(2x) \cdot 2 = -2\sin(2x).

Warum ist die Ableitung von cos x negativ?

Direkt rechts von x = 0 beginnt der Kosinus, von seinem Maximum aus zu fallen, während der Sinus positiv ist. Eine fallende Kurve hat eine negative Steigung, also muss die Ableitung -\sin x sein und nicht \sin x.

Was ist die Ableitung von cos²x?

Sie lautet 2\cos x \cdot(-\sin x) = -2\sin x\cos x = -\sin 2x.

Geschrieben vom PracticeCalculus-Team

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