Lösung
Zunächst . Der Sinus muss mit dem Pythagoras eliminiert werden. Das führt auf eine quadratische Gleichung mit eventuell zu vielen Lösungen. Die Ausgangsformel lautete:
Den Bruch beseitigen und quadrieren gibt
Die p-q-Formel liefert nach einer kleinen Zwischenrechnung
mit .
Die analoge Rechnung für sinq gibt für denselben Bereich
Welche (der 4 möglichen) Vorzeichenkombinationen sind zulässig? Das wird durch den Pythagoras entschieden. Quadrieren und addieren zeigt sofort, dass in beiden Formeln jeweils dasselbe Vorzeichen zu wählen ist.
Nun war noch verlangt, dass gelten sollte. Das erfordert eine Fallunterscheidung in r. Sei zunächst r>=1. Dann gilt für den Term unter der Wurzel
.
Der Sinus ist nur für das positive Vorzeichen in den Ausdrücken für sin und cos positiv. Überdies sind alle Q-Werte zulässig. Wir haben für eine eindeutig bestimmte Umkehrfunktion.
Wie ist es mit dem Fall r<1. Jetzt ist der Q-Wert beschränkt durch
.
Weiter gilt
Und das heißt, dass jetzt beide Vorzeichen zulässig sind. Wir erhalten zwei Umkehrfunktionen die bei QMinimal beginnen.