practicecalculus
Integrale trigonometrischer Funktionen

Integral von sin x: Formel, Herleitung und Beispiele

Das Integral von sin x ist -cos x + C. Woher das Minuszeichen kommt, die Fläche eines Sinusbogens, sin(ax + b) per Substitution und bestimmte Integrale.

Integrale trigonometrischer Funktionen Aktualisiert 3 Min. Lesezeit

Auf einen Blick

\int \sin x\,dx = -\cos x + C
Stammfunktion
-\cos x + C
Fläche eines Bogens
\int_0^\pi \sin x\,dx = 2
Volle Periode
\int_0^{2\pi}\sin x\,dx = 0
Lineare Form
\int\sin(ax + b)\,dx = -\dfrac{1}{a}\cos(ax + b) + C
Probe
\dfrac{d}{dx}(-\cos x) = \sin x
Auf dieser Seite
  1. Graph von sin x und seiner Stammfunktion
  2. Herleitung Schritt für Schritt
  3. Probe durch Ableiten
  4. Bestimmte Integrale
  5. Varianten mit Substitution
  6. Rechenbeispiele
  7. Häufige Fehler

Das Integral von \sin x ist -\cos x + C. Die meisten Fehler bei diesem Integral haben eine einzige Ursache: das Minuszeichen.

\int \sin x\,dx = -\cos x + C

Graph von sin x und seiner Stammfunktion

Fläche unter y = sin x von 0 bis π, mit der Stammfunktion y = -cos x
Der schraffierte Bogen hat genau den Flächeninhalt 2. Die gestrichelte Kurve y = -\cos x steigt von -1 bei x = 0 auf 1 bei x = \pi, eine Änderung um 2.

Wo \sin x > 0 ist (von 0 bis \pi), steigt die Stammfunktion -\cos x. Wo \sin x < 0 ist (von \pi bis 2\pi), fällt sie wieder.

Herleitung Schritt für Schritt

  1. Frage dich: Welche Funktion hat die Ableitung \sin x?
  2. Erinnere dich an die Ableitung von cos x: \frac{d}{dx}\cos x = -\sin x.
  3. Die Form stimmt, das Vorzeichen nicht. Multipliziere mit -1: \frac{d}{dx}(-\cos x) = \sin x.
  4. Also ist -\cos x eine Stammfunktion, und mit C erhältst du alle.

Eine Merkhilfe: Den Kreis \sin \to \cos \to -\sin \to -\cos \to \sin vorwärts zu durchlaufen heißt ableiten. Rückwärts heißt integrieren.

Probe durch Ableiten

\frac{d}{dx}(-\cos x + C) = -(-\sin x) = \sin x \checkmark

Bestimmte Integrale

Mit dem Hauptsatz der Differential- und Integralrechnung:

\int_0^\pi \sin x\,dx = \Big[-\cos x\Big]_0^\pi = -\cos\pi + \cos 0 = 1 + 1 = 2

Weitere nützliche Werte:

Integral Wert Begründung
\int_0^{\pi/2}\sin x\,dx 1 -\cos\frac{\pi}{2} + \cos 0 = 0 + 1
\int_0^{\pi}\sin x\,dx 2 ein ganzer Bogen
\int_0^{2\pi}\sin x\,dx 0 die beiden Bögen heben sich auf
\int_{-a}^{a}\sin x\,dx 0 \sin x ist ungerade

Wenn du auf [0, 2\pi] die Gesamtfläche statt der orientierten Fläche willst, integriere \lvert\sin x\rvert und erhalte 4.

Varianten mit Substitution

Mit u = ax + b, du = a\,dx:

\int\sin(ax + b)\,dx = -\frac{1}{a}\cos(ax + b) + C

Also ist \int\sin(5x)\,dx = -\frac{1}{5}\cos(5x) + C und \int\sin\left(\frac{x}{2}\right)dx = -2\cos\left(\frac{x}{2}\right) + C. Für \sin(2x) gibt es eine eigene Seite: das Integral von sin 2x.

Wenn die passende innere Ableitung dasteht, substituierst du:

\int x\sin(x^2)\,dx = -\frac{1}{2}\cos(x^2) + C \quad (u = x^2)
\int \sin x\,e^{\cos x}\,dx = -e^{\cos x} + C \quad (u = \cos x)

Rechenbeispiele

Beispiel 1. \int(3\sin x + 2x)\,dx = -3\cos x + x^2 + C.

Beispiel 2. \int_0^{\pi/3}\sin x\,dx = -\cos\frac{\pi}{3} + \cos 0 = -\frac{1}{2} + 1 = \frac{1}{2}.

Beispiel 3: Ort aus Geschwindigkeit. Ein Teilchen hat v(t) = \sin t und startet bei s(0) = 0. Dann ist s(t) = -\cos t + C, und aus s(0) = -1 + C = 0 folgt C = 1, also s(t) = 1 - \cos t.

Beispiel 4: Mittelwert. Der Mittelwert von \sin x auf [0, \pi] ist \frac{1}{\pi}\cdot 2 = \frac{2}{\pi} \approx 0.637.

Häufige Fehler

  1. \cos x + C schreiben. Probe durch Ableiten: \frac{d}{dx}\cos x = -\sin x, das Vorzeichen ist also falsch.
  2. Das Teilen durch a vergessen bei \int\sin(ax)\,dx.
  3. Stattdessen mit a multiplizieren. \int\sin(3x)\,dx ist nicht -3\cos(3x). Das würde beim Ableiten passieren.
  4. Vorzeichenfehler bei bestimmten Integralen. Schreibe [-\cos x] mit Klammern aus und subtrahiere sorgfältig: -\cos\pi = +1.

Als Nächstes: das Integral von cos x, oder übe mit den Aufgaben zu trigonometrischen Integralen.

Jetzt üben

Sinus, Kosinus, eˣ und 1/x

Löse echte Aufgaben zu diesem Thema mit sofortigem Feedback, Tipps und einem Schritt-für-Schritt-Lösungsweg zu jeder Antwort. Kostenlos, ohne Registrierung.

Diese Lektion üben

Häufig gestellte Fragen

Was ist das Integral von sin x?

Das Integral von \sin x ist -\cos x + C.

Warum ist das Integral von sin x gleich minus cos x?

Weil die Ableitung von \cos x gleich -\sin x ist. Um +\sin x zu erhalten, brauchst du die Ableitung von -\cos x.

Was ist das Integral von sin x von 0 bis π?

Es ist -\cos\pi - (-\cos 0) = 1 + 1 = 2.

Was ist das Integral von sin(2x)?

Es ist -\frac{1}{2}\cos(2x) + C. Der Faktor \frac{1}{2} gleicht die 2 aus, die die Kettenregel liefern würde.

Geschrieben vom PracticeCalculus-Team

Wir entwickeln interaktive Analysis-Lektionen und schreiben jede Seite klar und korrekt. Ist dir ein Fehler aufgefallen? Sag uns Bescheid, dann beheben wir ihn.