Einheitskreis ... ist keine Zauberei!

Das Arbeitsheft ist konzipiert für den Einsatz in der Sekundarstufe, speziell für die Klassen 9 bis 13. Es enthält eine Vielzahl spannender Aufgabenstellungen zur Wiederholung, Stärkung und Festigung vorhandener mathematischer Kenntnisse. Die Kopiervorlagen sind optimal für selbstständiges Arbeiten ausgelegt und mit Lösungen ausgestattet, die zur Selbstkontrolle dienen.

Der Einheitskreis ist ein fundamentales Konzept in der höheren Mathematik, Physik und Technik. Ein Verständnis seiner geometrischen Zusammenhänge und trigonometrischen Funktionen ist von entscheidender Bedeutung. Im Einheitskreis mit Radius 1 um den Ursprung lassen sich die trigonometrischen Funktionen Sinus und Kosinus besonders anschaulich darstellen, da ihre Werte direkt die Koordinaten von Punkten auf dem Kreis sind.

Um den symmetrischen Aufbau des Einheitskreises zu erfassen, ist es wichtig, auch mit Winkeln über 360° hinaus zu arbeiten, was mithilfe eines Pfeilmodells anschaulich erläutert wird. Das Bogenmaß ergibt sich dabei natürlich aus der Geometrie des Kreises. Durch die Interpretation von Sinus und Kosinus als Koordinaten auf dem Einheitskreis erweitert sich das Verständnis auf reelle Zahlen, einschließlich negativer Werte.

Ein zentrales Aha-Erlebnis ist die Erkenntnis, dass die Schnittpunkte der Einheitskreisachse mit den Sinus- und Kosinuswerten (0, 1, –1) in einem einfachen Verhältnis stehen. Dies zeigt die tiefe Verbindung zwischen Geometrie und Trigonometrie auf.
Ein herausforderndes Thema sind die ähnlichen Gleichungen für bestimmte Sinus- und Kosinuswerte, die leicht verwechselt werden können. Statt sie auswendig zu lernen, sollten Schüler sie durch praktische Übungen und Anwendungen verstehen und beherrschen. Das Arbeitsheft bietet dazu spielerische Aufgaben, die das Verständnis durch intuitive Vorstellungen von Dreh- und Spiegelsymmetrien fördern, die im Einheitskreis enthalten sind.

Zur Orientierung und Veranschaulichung werden Analogien zur analogen Uhr und dem Kompass sowie interessante Beispiele aus der Informatik wie Roboter-Algorithmen herangezogen.

48 Seiten, mit Lösungen