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Ableitungen trigonometrischer Funktionen

Ableitung von sin x: Formel, Beweis und Beispiele

Die Ableitung von sin x ist cos x. Mit Beweis über den Grenzwert, der Kettenregel für sin(u), einem Graphen und Rechenbeispielen wie sin(3x) und x sin x.

Ableitungen trigonometrischer Funktionen Aktualisiert 2 Min. Lesezeit

Auf einen Blick

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

Die Ableitung von \sin x ist \cos x. Wo die Sinuskurve steigt, ist der Kosinus positiv. Wo sie fällt, ist der Kosinus negativ.

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

Graph von sin x und seiner Ableitung

Graph von y = sin x und seiner Ableitung y = cos x
In den Hoch- und Tiefpunkten von \sin x ist die Steigung 0, und \cos x schneidet die Achse. Bei x = 0 ist die Steigung von \sin x gleich 1 = \cos 0.

Beweis mit dem Differenzenquotienten

Nutze das Additionstheorem \sin(x + h) = \sin x\cos h + \cos x\sin h:

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

Zwei Standardgrenzwerte schließen den Beweis ab. Für h \to 0 gilt \frac{\sin h}{h} \to 1 (bewiesen mit dem Sandwich-Satz) und \frac{\cos h - 1}{h} \to 0. Also gilt

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

Der Grenzwert \frac{\sin h}{h} \to 1 gilt nur, wenn h im Bogenmaß gemessen wird. Das ist der eigentliche Grund, warum man in der Analysis im Bogenmaß rechnet.

Mit der Kettenregel: Ableitung von sin(u)

\frac{d}{dx}\,\sin u = \cos u \cdot u'

Lass die innere Funktion gleich, mach aus dem Sinus einen Kosinus und multipliziere mit der Ableitung der inneren Funktion. Siehe die Kettenregel.

Funktion Innere Funktion u Ableitung
\sin(3x) 3x 3\cos(3x)
\sin(2x) 2x 2\cos(2x)
\sin(x^2) x^2 2x\cos(x^2)
\sin(e^x) e^x e^x\cos(e^x)
\sin\left(\frac{x}{2}\right) \frac{x}{2} \frac{1}{2}\cos\left(\frac{x}{2}\right)

Ausführliche Seiten: Ableitung von sin 2x und Ableitung von sin(x²).

Rechenbeispiele

Beispiel 1: ein Produkt. Leite f(x) = x\sin x mit der Produktregel ab:

f'(x) = \sin x + x\cos x

Beispiel 2: eine Potenz des Sinus. \frac{d}{dx}\sin^3 x = 3\sin^2 x\cos x. Die äußere Funktion ist die dritte Potenz, die innere ist \sin x.

Beispiel 3: eine Tangente. Bei x = \frac{\pi}{3} ist \sin\frac{\pi}{3} = \frac{\sqrt{3}}{2} und die Steigung \cos\frac{\pi}{3} = \frac{1}{2}:

y = \frac{\sqrt{3}}{2} + \frac{1}{2}\left(x - \frac{\pi}{3}\right)

Beispiel 4: höhere Ableitungen. Die Ableitungen von \sin x wiederholen sich alle vier Schritte: \cos x, -\sin x, -\cos x, dann wieder \sin x. Die 10. Ableitung ist also dieselbe wie die 2.: -\sin x.

Typische Fehler

  1. Ein Minuszeichen hinzufügen. \frac{d}{dx}\sin x = \cos x, positiv. Das Minus gehört zur Ableitung von cos x.
  2. Die innere Funktion verändern. \frac{d}{dx}\sin(3x) ist 3\cos(3x), nicht 3\cos x oder \cos 3.
  3. \sin^2 x und \sin(x^2) verwechseln. Ihre Ableitungen sind 2\sin x\cos x und 2x\cos(x^2).
  4. Im Gradmaß rechnen. Im Gradmaß taucht ein zusätzlicher Faktor \frac{\pi}{180} auf.

Die Umkehrung steht auf der Seite zum Integral von sin x. Einen vollständigen Überblick gibt der Artikel über die Ableitungen trigonometrischer Funktionen, üben kannst du mit den Aufgaben zu trigonometrischen Ableitungen.

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Häufig gestellte Fragen

Was ist die Ableitung von sin x?

Die Ableitung von \sin x ist \cos x.

Was ist die Ableitung von sin(3x)?

Mit der Kettenregel: \cos(3x) \cdot 3 = 3\cos(3x).

Was ist die Ableitung von sin x im Gradmaß?

Wenn x in Grad angegeben ist, gilt \frac{d}{dx}\sin x^\circ = \frac{\pi}{180}\cos x^\circ. Das einfache Ergebnis \cos x gilt nur im Bogenmaß, deshalb rechnet man in der Analysis im Bogenmaß.

Ist die Ableitung von sin x gleich -cos x?

Nein. \frac{d}{dx}\sin x = \cos x. Das Minuszeichen gehört zum Integral, \int \sin x\,dx = -\cos x + C, und zur Ableitung des Kosinus, \frac{d}{dx}\cos x = -\sin x.

Geschrieben vom PracticeCalculus-Team

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