Exercises: Power- and root functions

- 1
Betrachte die Graphen der Potenzfunktionen im 1. Quadranten. Für x- Werte zwischen 0 und 1 liegt der Graph einer Potenzfunktion höheren Grades unterhalb des Graphen einer Potenzfunktion niederen Grades. Für x>1 ist das genau umgekehrt.
Begründe dieses Verhalten.
Für diese Aufgabe benötigst Du folgendes Grundwissen: Potenzfunktionen
x-Werte zwischen 0 und 1
Die x-Werte liegen im Bereich: 0<x<1
Wenn man zwei gleiche Zahlen, die zwischen 0 und 1 liegen, miteinander multipliziert, ist das Ergebnis kleiner als der Wert der zwei gleichen Zahlen. Wenn man das Produkt der zwei Zahlen wieder ein oder mehrmals mit dem gleichen Wert wie dem der anfänglichen zwei Zahlen multipliziert, nimmt das Ergebnis immer mehr ab. Deshalb liegen Funktionen mit größerem Exponenten im Bereich 0<x<1.
Vergleiche die Funktionen x2 und x3.
Setze für x die Zahl 0,5 ein.
0,52=0,25
Setze die Zahlt 0,5 für x in die Funktion x3 ein.
0,53=0,125
0,125 ist tatsächlich kleiner als 0,25. Somit liegt x2 oberhalb von x3 .
x-Werte größer 1
x>1
Wenn man zwei gleiche Zahlen, die größer als 1 sind, miteinander multipliziert, ist das Ergebnis größer als der Wert der zwei gleichen Zahlen. Wenn man das Produkt wieder ein oder mehrmals mit dem gleichen Wert wie dem der zwei anfänglichen Zahlen multipliziert, nimmt das Ergebnis immer mehr zu. Deshalb liegen Funktionen mit größerem Exponenten im Bereich x>1 über Funktionen mit kleinerem Exponenten.
Vergleiche die Funktionen x2 und x3 .
Setze für x die Zahl 2 ein.
22=4
Setze die Zahl 2 für x in die Funktion x3 ein.
23=8
8 ist tatsächlich größer als 4. Somit liegt x3 oberhalb von x2 .
- 2
Der Graph der Potenzfunktion 3.Grades soll um 2 Einheiten nach links und anschließend um 3 Einheiten nach oben verschoben werden. Gib die Funktionsgleichung für den verschobenen Graphen an.
Für diese Aufgabe benötigst Du folgendes Grundwissen: Graphen verschieben
Ausgangsfunktion: y=x3
Um den Graph 2 nach links zu verschieben muss zum x-Wert 2 addiert werden und das Ergebnis dann hoch 3 genommen werden. Dies ist deshalb so, da der y-Wert beim x-Wert -2 den selben Wert haben muss wie die Ausgansfunktion beim x-Wert 0.
y=(x+2)3
Nun muss der Graph noch um 3 nach oben verschoben werden. Dies entspricht dem y-Achsenabschnitt . Das heißt zum Ergebnis des vorherigen Schritt muss noch 3 addiert werden damit sich der y-Wert um 3 vergrößert.
y=(x+2)3+3
- 3
Bestimme die Symmetrie und den Verlauf der Graphen folgender Potenzfunktionen und gib jeweils die Wertemenge und den Grad an.
f(x)=4x3
Für diese Aufgabe benötigst Du folgendes Grundwissen: Potenzfunktion
f(−x)=4(−x)3
f(−x)=−(4⋅x3)=−f(x)
⇒ Somit ist der Graph punktsymmetrisch .
Verlauf des Graphen
Überprüfe durch welche Quadranten der Graph verläuft indem du einen x-Wert der kleiner als 0 und einen der größer als 0 ist, einsetzt.
f(−2)=4⋅(−2)3
f(−2)=−32
f(2)=32
⇒ Der Graph läuft durch den III und den I Quadranten .
Wertemenge
Gib die Wertemenge der Funktion an.
Es gibt keine Definitionslücken, weshalb man für x jeden Wert einsetzen kann. Das Ergebnis kann jede positive oder negative Zahl sein. Deshalb sind in der Wertemenge alle Zahlen enthalten.
f(x)=4x3⇒ n=3
Do you have a question?
f(x)=−160x2
Für diese Aufgabe benötigst Du folgendes Grundwissen: Potenzfunktion
Verlauf des Graphen
Überprüfe durch welche Quadranten der Graph verläuft, indem du einen x-Wert über 0 und einen unter 0 einsetzt.
f(2)=−160⋅22
f(2)=−640
f(−2)=−160⋅(−2)2
f(−2)=−640
⇒ Der Graph läuft durch den III. und IV. Quadranten.
Bemerkung: Das ist natürlich ein schrecklich ungenaues Verfahren.
Besser man sagt, dass x2 nie negativ ist und daher −160x2 nie posiitiv ist. Wegen des Definitionsbereichs muss der Graph dann durch den III. und IV. Quadranten laufen.
Wertemenge
Bestimme die Wertemenge:
Es gibt keine Definitionslücken, weshalb man für x jeden Wert einsetzen kann. Die Ergebnisse können aber nur negative Werte oder 0 sein. Deshalb sind in der Wertemenge alle negativen Werte und die 0 enthalten.
W=R0−
Grad
Lese den Grad der Potenzfunktion ab.
f(x)=−160x2⇒n=2
Do you have a question?
f(x)=−1500x
Für diese Aufgabe benötigst Du folgendes Grundwissen: Potenzfunktion
Symmetrie
f(x)=−1500x
Setze −x in f(x) ein, um die Symmetrie des Graphen zu ermitteln.
f(−x)=1500x=−f(x)
⇒ Die Funktion ist punktsymmetrisch .
Verlauf des Graphen
Überprüfe durch welche Quadranten der Graph läuft, indem du einen x-Wert unter 0 und einen über 0 einsetzt.
f(2)=−3000
⇒ Der Graph verläuft durch den II und den IV Quadranten.
Wertemenge
Bestimme die Wertmenge der Funktion:
Es gibt keine Definitionslücken ,weshalb man für x jeden Wert einsetzen kann. Das Ergebnis kann jede positive oder negative Zahl sein. Deshalb sind in der Wertemenge alle Zahlen enthalten.
W=R
Grad
Lese den Grad der Potenzfunktion ab.
f(x) = -1500x=-1500x^\textcolor{ff6600}{1} \Rightarrow \textcolor{ff6600}{n=1}
Do you have a question?
f(x)=2⋅x6
Für diese Aufgabe benötigst Du folgendes Grundwissen: Potenzfunktion
f(−x)=2⋅(−x)6
f(−x)=2⋅x6=f(x)
⇒ Somit ist der Graph achsensymmetrisch bezüglich der y-Achse .
Allgemein sind alle geraden Potenzfunktionen achsensymmetrisch zur y-Achse.
Verlauf des Graphen
Überprüfe, durch welche Quadranten der Graph läuft, indem du einen Wert unter 0 und einen über 0 einsetzt.
f(−2)=2⋅64
f(−2)≈90,5
f(2)≈90,5
⇒ Der Graph verläuft durch den II. und I. Quadranten (oberhalb der x-Achse).
Wertemenge
Bestimme die Wertemenge der Funktion:
Es gibt keine Definitionslücke, also kann man jeden Wert für x einsetzen. Das Ergebnis kann aber aufgrund des Exponenten 6 nicht negativ sein. Also sind in der Wertemenge alle positiven Werte und die 0 enthalten.
W=R0+
Grad
Lies den Grad der Potenzfunktion ab:
f(x)=2x6⇒n=6
Do you have a question?
f(x)=5
Für diese Aufgabe benötigst Du folgendes Grundwissen: Potenzfunktion
Hinweis: f(x) kann man auch als f(x)=5=5⋅x0 auffassen (x0=1). Somit ist f tatsächlich eine Potenzfunktion.
Symmetrie
f(x)=5
Der Graph hat für jeden x-Wert den y-Wert 5. Er verläuft also parallel zur x-Achse.
⇒ Der Graph ist achsensymmetrisch zur y-Achse.
Verlauf des Graphen
Überprüfe, durch welche Quadranten der Graph läuft, indem du einen x-Wert unter 0 und einen über 0 einsetzt.
f(−2)=5
f(2)=5
⇒ Der Graph verläuft durch den II. und I. Quadranten (oberhalb der x-Achse).
Wertemenge
Bestimme die Wertemenge der Funktion.
W={5}
Nur der Wert 5 gehört zu der Wertemenge dieser Funktion.
Grad
Gib den Grad der Funktion an.
f(x)=5=5⋅1=5⋅x0⇒n=0
x kommt in der Funktion nicht als Faktor vor. Somit ist der Grad der Potenzfunktion 0.
Do you have a question?
f(x)=−25x5
Für diese Aufgabe benötigst Du folgendes Grundwissen: Potenzfunktion
f(−x)=−25(−x)5
f(−x)=25x5=−f(x)
⇒ Der Graph ist punktsymmetrisch zum Koordinatenursprung.
Allgemein sind alle ungeraden Potenzfunktionen punktsymmetrisch zum Ursprung.
Verlauf des Graphen
Überprüfe, durch welche Quadranten der Graph läuft, indem du einen x-Wert unter 0 und einen über 0 einsetzt.
f(−2)=−25(−2)5
f(−2)=800
f(2)=−800
⇒ Der Graph verläuft durch den II. und IV. Quadranten.
Wertemenge
Bestimme die Wertemenge.
Es gibt keine Definitionslücken, weshalb man für x jeden Wert einsetzen kann. Das Ergebnis kann jede positive oder negative Zahl sein. Deshalb sind in der Wertemenge alle Zahlen enthalten.
W=R
Grad
Lies den Grad der Potenzfunktion ab.
f(x)=−25x5⇒n=5
Do you have a question?
- 4
Bestimme den Grad folgender Potenzfunktionen, mache eine Aussage über das Symmetrieverhalten, den Verlauf des Graphen und die Wertemenge. Zeichne die Graphen jeweils in ein Koordinatensystem.
f(x)=−21x2
Für diese Aufgabe benötigst Du folgendes Grundwissen: Potenzfunktion
f(x)=−21x2
Lies den Grad der Potenzfunktion ab.
n=2
Setz −x in f(x) ein, um die Symmetrie des Graphen zu ermitteln.
f(−x)=−21(−x)2
f(−x)=−21x2
f(−x)=f(x)
⇒ Der Graph ist achsensymmetrisch .
Setz einen Wert über 0 und einen unter 0 ein, um den Verlauf des Graphen zu ermitteln.
f(−2)=−21⋅(−2)2=−21⋅4=−2
⇒ Der Graph verläuft durch den III und IV Quadranten .
Bestimme die Wertemenge, indem du überprüfst, welche Werte für f(x) möglich sind.
Es gibt keine Definitionslücke. Das Ergebnis der Funktion kann aber nur negativ sein, weil vor dem x2 eine negative Zahl steht.
W=R0−
Zeichne den Graphen. Rechne dazu einige Werte der Funktion aus.
Do you have a question?
f(x)=41x
Für diese Aufgabe benötigst Du folgendes Grundwissen: Potenzfunktionen
f(x)=41x
Lies den Grad der Potenfzunktion ab.
n=1
Setz −x in f(x) ein , um die Symmetrie des Graphen zu überprüfen.
f(−x)=41(−x)(f(−x)=−(41x)(f(−x)=−f(x)
⇒ Der Graph ist punktsymmetrisch .
Überprüfe den Verlauf des Graphen, indem du einen Wert unter 0 und einen über 0 einsetzt.
f(−2)=41⋅(−2)
f(−2)=−42
f(2)=42
⇒ Der Graph verläuft durch den III und I Quadranten .
Bestimme die Wertemenge, indem du überprüfst welche Werte für f(x) möglich sind.
Die Funktion hat keine Definitionslücke. Es sind positive und negative Werte für f(x) möglich. Das heißt f(x) kann jeden Wert als Ergebnis haben.
W=R
Zeichne den Graphen. Rechne dazu einige Werte der Funktion aus.
Do you have a question?
f(x)=−101⋅x4
Für diese Aufgabe benötigst Du folgendes Grundwissen: Potenzfunktion
f(x)=−101⋅x4
Lies den Grad der Potenzfunktion ab.
n=4
Setz −x in f(x) ein, um die Symmetrie des Graphen zu überprüfen.
f(−x)=−101⋅(−x)4f(−x)=101⋅x4f(−x)=f(x)
⇒ Der Graph der Funktion ist achsensymmetrisch .
Bestimme den Verlauf der Funktion, indem du einen Wert unter 0 und einen über 0 einsetzt.
f(−2)=−101⋅(−2)4
f(−2)=−1,6
f(2)=−1,6
⇒ Der Graph verläuft durch den III und IV Quadranten .
Bestimme die Wertemenge, indem du überprüfst welche Werte für f(x) möglich sind.
Es gibt keine Definitionslücke. Das Ergebnis der Funktion kann aber nur negativ sein, weil bei x4 immer positive Werte entstehen, davor aber −101 steht.
W=R−
Zeiche den Graphen. Rechne dazu einige Werte der Funktion aus.
Do you have a question?
f(x)=51x3
Für diese Aufgabe benötigst Du folgendes Grundwissen: Potenzfunktion
f(x)=51x3
Lies den Grad der Potenzfunktion ab.
n=3
Setz −x in f(x) ein, um die Symmetrie des Graphen zu überprüfen.
f(−x)=51(−x)3(f(−x)=−(51⋅x3)(f(−x)=−f(x)
⇒ Der Graph ist punktsymmetrisch .
Bestimme den Verlauf der Funktion, indem du einen Wert unter 0 und einen über 0 einsetzt.
f(−2)=51⋅(−2)3=−51⋅(−8)=−58
f(2)=51⋅23=51⋅8=58
⇒ Der Graph verläuft durch den III und I Quadranten .
Bestimme die Wertemenge, indem du überprüfst welche Werte für f(x) möglich sind.
Es gibt keine Definitionslücke . Das Ergebnis schließt jeden positiven und negativen Wert mit ein.
W=R
Zeichne den Graphen. Rechne dazu einige Werte der Funktion aus.
Do you have a question?
f(x)=101⋅x5
Für diese Aufgabe benötigst Du folgendes Grundwissen: Potenzfunktion
f(x)=101⋅x5
Lies den Grad der Potenzfunktion ab.
n=5
Setz −x für f(x) ein, um die Symmetrie des Graphen zu überprüfen.
f(−x)=101⋅(−x)5f(−x)=−(101⋅x5)f(−x)=−f(x)
⇒ Der Graph ist punktsymmetrisch .
Bestimme den Verlauf der Funktion, indem du einen Wert unter 0 und einen über 0 einsetzt.
f(−2)=101⋅(−2)5=101⋅(−32)=−1032=−3,2
f(2)=101⋅25=101⋅32=1032=3,2
⇒ Der Graph verläuft durch den III und IV Quadranten.
Bestimme die Wertemenge, indem du überprüfst welche Werte für f(x) möglich sind.
Es gibt keine Definitionslücke Das Ergebnis der Funktion schließt jeden positiven und negativen Wert mit ein.
W=R
Zeichne den Graphen. Rechne dazu einige Werte der Funktion aus.
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f(x)=−21x
Für diese Aufgabe benötigst Du folgendes Grundwissen: Potenzfunktion
f(x)=−21x
Lies den Grad der Potenzfunktion ab.
n=1
Setz −x in f(x) ein, um die Symmetrie des Graphen zu überprüfen.
f(−x)=21(−x)=−21x=−f(x)
⇒ Der Graph ist punktsymmetrisch .
Bestimme den Verlauf der Funktion, indem du einen Wert unter 0 und einen über 0 einsetzt.
f(−2)=−21⋅(−2)=1
f(2)=−21⋅2=−1
⇒ Der Graph verläuft durch den II und IV Quadranten .
Bestimme die Wertemenge , indem du überprüfst welche Werte für f(x) möglich sind.
Es gibt keine Definitionslücke . Das Ergebnis der Funktion schließt jeden positiven und negativen Wert mit ein.
W=R
Zeichne den Graphen. Rechne dazu einige Werte der Funktion aus.
Do you have a question?
f(x)=−101x3
Für diese Aufgabe benötigst Du folgendes Grundwissen: Potenzfunktion
f(x)=−101x3
Lies den Grad der Potenzfunktion ab.
n=3
Setz −x in f(x) ein, um die Symmetrie des Graphen zu überprüfen.
f(−x)=−101⋅(−x)3=101⋅x3=−f(x)
⇒ Der Graph ist punktsymmetrisch .
Bestimme den Verlauf der Funktion, indem du einen Wert unter 0 und einen über 0 einsetzt.
f(−2)=−101⋅(−2)3=−101⋅(−8)=108
f(2)=−101⋅23=−101⋅8=−108
⇒ Der Graph verläuft durch den II und IV Quadranten .
Bestimme die Wertemenge der Funktion, indem du überprüfst welche Werte für f(x) möglich sind.
Es gibt keine Definitionslücke .Das Ergebnis der Funktion schließt jeden positiven und negativen Wert mit ein.
W=R
Zeichne den Graphen. Rechne dazu einige Werte der Funktion aus.
Do you have a question?
f(x)=2x2
Für diese Aufgabe benötigst Du folgendes Grundwissen: Potenzfunktion
f(x)=2x2
Lies den Grad der Potenzfunktion ab.
n=2
Setz −x in f(x) ein, um die Symmetrie des Graphen zu überprüfen.
f(−x)=2⋅(−x)2=2x2=f(x)
⇒ Der Graph ist achsensymmetrisch .
Bestimme den Verlauf der Funktion, indem du einen Wert unter 0 und einen über 0 einsetzt.
f(−2)=2⋅(−2)2=8
f(2)=2⋅22=8
⇒ Der Graph verläuft durch den II und I Quadranten .
Bestimme die Wertemenge , indem du überprüfst welche Werte für f(x) möglich sind.
Der Graph hat keine Definitionslücke . Aufgrund des x2 , das vorkommt sind aber nur positive Werte als Ergebnis möglich.
W=R+
Zeichne den Graphen. Rechne dazu einige Werte der Funktion aus.
Do you have a question?
f(x)=51x4
Für diese Aufgabe benötigst Du folgendes Grundwissen: Potenzfunktion
f(x)=51x4
Lies den Grad der Potenzfunktion ab.
n=4
Setz −x in f(x) ein, um die Symmetrie des Graphen zu überprüfen.
f(−x)=51⋅(−x)4=51⋅x4=f(x)
⇒ Der Graph ist achsensymmetrisch .
Bestimme den Verlauf der Funktion, indem du einen Wert unter 0 und einen über 0 einsetzt.
f(−2)=51⋅(−2)4=51⋅16=516
f(2)=51⋅24=516
⇒ Der Graph verläuft durch den II und I Quadranten .
Bestimme die Wertemenge , indem du überprüfst welche Werte für f(x) möglich sind.
Der Graph hat keine Definitionslücke. Aufgrund des x4 . das vorkommt sind aber nur positive Werte als Ergebnis möglich.
W=R+
Zeichne den Graphen. Rechne dazu einige Werte der Funktion aus.
Do you have a question?
f(x)=52x4
Für diese Aufgabe benötigst Du folgendes Grundwissen: Potenzfunktion
f(x)=−52x4
Lies den Grad der Potenzfunktion ab.
n=4
Setz −x in f(x) ein, um die Symmetrie des Graphen zu überprüfen.
f(−x)=52⋅(−x)4=−52⋅x4=f(x)
⇒ Der Graph ist achsensymmetrisch .
Bestimme den Verlauf der Funktion, indem du einen Wert unter 0 und einen über 0 einsetzt.
f(−2)=−52⋅(−2)4=−52⋅16=−532
f(2)=−52⋅24=−52⋅16=−532
⇒ Der Graph verläuft durch den III und IV Quadranten .
Bestimme die Wertemenge , indem du überprüfst welche Werte für f(x) möglich sind.
Der Graph hat keine Definitionslücke . Aufgrund der negativen Zahl vor dem x4 , sind nur negative Ergebnisse möglich,.
W=R−
Zeichne den Graphen. Rechne dazu einige Werte der Funktion aus..
Do you have a question?
- 5
Der Graph der Potenzfunktion vierten Grades soll um 3 Einheiten nach rechts verschoben und anschließend um den Faktor 2 gestreckt werden.
a. Gib die Funktionsgleichung für den verschobenen Graphen an.
b. Weise nach, dass der Graph weder zur y-Achse noch zum Ursprung symmetrisch ist.
Für diese Aufgabe benötigst Du folgendes Grundwissen: Funktionsgleichung aufstellen
Ausgangsfunktion: f(x)=x4
Um den Graph 3 nach rechts zu verschieben muss vom x-Wert 3 subtrahiert werden und das Ergebnis dann hoch 4 genommen werden.
g(x)=(x−3)4
Um den Graphen mit dem Faktor 2 in y-Richtung zu strecken muss die Funktion mit 2 multiplizert werden.
h(x)=2(x−3)4
Symmetrie
Da f eine gerade Potenzfunktion ist, liegt sie symmetrisch zur y-Achse. Durch eine Verschiebung um 3 nach rechts, lautet die Symmetrieachse von g bzw. h jetzt x =3 und ist parallel zur y-Achse.
Eine ganzrationale Funktion vom Grad 4 kann niemals punktsymmetrisch sein.
- 6
Gib jeweils den Definitionsbereich für die Wurzelfunktion an.
f(x)=3⋅x−3
Für diese Aufgabe benötigst Du folgendes Grundwissen: Definititonsbereich
Der Definitionsbereich einer Funktion umfasst die Menge der Zahlen, die in die Funktion eingesetzt werden dürfen.
Unter geraden Wurzeln darf kein negativer Radikand stehen, d.h. der Radikand muss größer oder gleich null sein.
Prüfe, wann der Radikand 3x−3 größer oder gleich null ist.
3x−3 ≥ 0 +3 ↓ Löse nach x auf.
3x ≥ 3 :3 x ≥ 1 ⇒Df=[1;∞[ oder Df={x∈R∣x≥1}
Do you have a question?
g(x)=x2−9
Für diese Aufgabe benötigst Du folgendes Grundwissen: Definititonsbereich
Der Definitionsbereich einer Funktion umfasst die Menge der Zahlen, die in die Funktion eingesetzt werden dürfen.
Unter geraden Wurzeln darf kein negativer Radikand stehen, d.h. der Radikand muss größer oder gleich null sein.
Prüfe, wann der Radikand x2−9 größer oder gleich null ist.
x2−9 ≥ 0 +9 x2 ≥ 9 ∣x∣ ≥ 3 Alle Zahlen, für die ∣x∣<3 ist, gehören nicht zum Definitionsbereich:
⇒Dg=R\]−3;3[
oder
Alle Zahlen, für die ∣x∣≥3 ist, gehören zum Definitionsbereich:
⇒Dg={x∈R∣∣x∣≥3}
Do you have a question?
h(x)=x2+1
Für diese Aufgabe benötigst Du folgendes Grundwissen: Definititonsbereich
Der Definitionsbereich einer Funktion umfasst die Menge der Zahlen, die in die Funktion eingesetzt werden dürfen.
Unter geraden Wurzeln darf kein negativer Radikand stehen, d.h. der Radikand muss größer oder gleich null sein.
Prüfe, wann der Radikand x2+1 größer oder gleich null ist.
Der Radikand ist für alle x∈R immer größer als null.
Der Definitionsbereich der Funktion h muss nicht eingeschränkt werden.
⇒Dh=R
Do you have a question?
- 7
Gegeben sind die beiden Wurzelfunktionen f(x)=4−x und g(x)=5x+1.
Bestimme für beide Funktionen jeweils den maximalen Definitionsbereich.
Für diese Aufgabe benötigst Du folgendes Grundwissen: Definitionsbereich
Der Definitionsbereich einer Funktion umfasst die Menge der Zahlen, die in die Funktion eingesetzt werden dürfen.
Unter geraden Wurzeln darf kein negativer Radikand stehen, d.h. der Radikand muss größer oder gleich null sein.
Funktion f(x)
Prüfe, wann der Radikand 4−x größer oder gleich null ist.
4−x ≥ 0 +x ↓ Löse nach x auf.
4 ≥ x Damit hat die Funktion f den Definitionsbereich Df={x∈R∣x≤4}
Funktion g(x)
Prüfe, wann der Radikand 5x+1 größer oder gleich null ist.
5x+1 ≥ 0 −1 ↓ Löse nach x auf.
5x ≥ −1 :5 x ≥ −51 Damit hat die Funktion g den Definitionsbereich Dg={x∈R∣x≥−51}
Do you have a question?
Gib für beide Funktionen jeweils die Schnittpunkte mit den Koordinatenachsen an.
Für diese Aufgabe benötigst Du folgendes Grundwissen: Schnittpunkte mit den Koordinatenachsen
Funktion f(x)
Schnittpunkt mit der x-Achse: Setze f(x)=0:
4−x = 0 ()2 ↓ Löse nach x auf.
4−x = 0 +x 4 = x Die Funktion f schneidet die x-Achse im Punkt N(4∣0).
Schnittpunkt mit der y-Achse: Setze x=0 ein:
f(x) = 4−x ↓ Setze x=0 ein.
f(0) = 4−0 = 4 ↓ Ziehe die Wurzel.
= 2 Die Funktion f schneidet die y-Achse im Punkt Sy(0∣2).
Funktion g(x)
Schnittpunkt mit der x-Achse: Setze g(x)=0:
5x+1 = 0 ()2 ↓ Löse nach x auf.
5x+1 = 0 −1 5x = −1 :5 x = −51 Die Funktion g schneidet die x-Achse im Punkt N(−51∣0).
Schnittpunkt mit der y-Achse: Setze x=0 ein:
g(x) = 5x+1 ↓ Setze x=0 ein.
g(0) = 5⋅0+1 = 1 ↓ Ziehe die Wurzel.
= 1 Die Funktion g schneidet die y-Achse im Punkt Sy(0∣1).
Do you have a question?
Zeichne beide Graphen für −5≤x≤5 in ein Koordinatensystem ein. Rechne dazu einige Funktionswerte aus.
Für diese Aufgabe benötigst Du folgendes Grundwissen: Koordinatensystem
Für beide Funktionen werden einige Funktionswerte berechnet.
f(x)=4−x
x
f(x)
−5
3
−2
2,45
0
2
1
1,73
2
1,41
3
1
4
0
g(x)=5x+1
x
g(x)
−0,2
0
0
1
1
2,45
2
3,32
3
4
4
4,58
5
5,1
Do you have a question?
In welchem Punkt S schneiden sich die Graphen von f und g?
Für diese Aufgabe benötigst Du folgendes Grundwissen: Schnittpunkt zweier Funktionen
Setze f(x)=g(x):
4−x = 5x+1 ()2 ↓ Löse nach x auf.
4−x = 5x+1 +x−1 3 = 6x :6 x = 63 ↓ Kürze
= 21 Du hast die Lösung x=21 erhalten. Bei der Berechnung dieser Lösung wurde quadriert. Da das Quadrieren keine Äquivalenzumformung ist, muss geprüft werden, ob x=21 im gemeinsamen Definitionsbereich der beiden Funktionen liegt.
Außerdem ist eine Probe erforderlich.
Der gemeinsame Definitionsbereich D der beiden Funktionen lautet:
D={x∈R∣−51≤x≤4}. Die Lösung x=21 ist in diesem Definitionsbereich enthalten.
Mache nun eine Probe:
Setze x=21 in die Wurzelgleichung 4−x=5x+1 ein:
4−21 = 5⋅21+1 ↓ Vereinfache.
3,5 = 2,5+1 ↓ Fasse zusammen.
3,5 = 3,5✓ Mit der Probe für x=21 hast du gleichzeitig den y-Wert des Schnittpunkts berechnet: f(21)=g(21)=3,5≈1,87
Antwort: Der Schnittpunkt der beiden Funktionen hat die Koordinaten S(0,5∣1,87).
Hinweis: Der Schnittpunkt ist in der Abbildung zu Aufgabe c) eingezeichnet.
Do you have a question?
Beide Funktionen werden um 2 nach rechts verschoben und mit dem Faktor 3 gestreckt. Wie heißen die neuen Funktionsgleichungen f∗ und g∗?
Für diese Aufgabe benötigst Du folgendes Grundwissen: Funktionsgraphen stauchen und strecken
Die Funktion f wird um 2 nach rechts verschoben:
f(x−2)=4−(x−2)=6−x und anschließend mit dem Faktor 3 gestreckt:
f∗(x)=3⋅6−xDie Funktion g wird um 2 nach rechts verschoben:
g(x−2)=5⋅(x−2)+1=5x−9 und anschließend mit dem Faktor 3 gestreckt:
g∗(x)=3⋅5x−9Do you have a question?
- 8
Gegeben ist die Funktion f(x)=x+1,5+2x−1−4.
Bestimme den maximalen Definitionsbereich.
Für diese Aufgabe benötigst Du folgendes Grundwissen: Definitionsbereich
Der Definitionsbereich einer Funktion umfasst die Menge der Zahlen, die in die Funktion eingesetzt werden dürfen.
Unter geraden Wurzeln darf kein negativer Radikand stehen, d.h. der Radikand muss größer oder gleich null sein.
Beide Wurzeln im Funktionsterm müssen untersucht werden:
Wurzelterm 1:
Prüfe, wann der Radikand x+1,5 größer oder gleich null ist.
x+1,5 ≥ 0 −1,5 x ≥ −1,5 Wurzelterm 2:
Prüfe, wann der Radikand 2x−1 größer oder gleich null ist.
2x−1 ≥ 0 +1 2x ≥ 1 :2 x ≥ 21 Damit hat die Funktion f den maximalen Definitionsbereich:
Df={x∈R∣x≥21}(Mit x≥21 ist die Bedingung für den 1. Wurzelterm auch erfüllt.)
Do you have a question?
Zeichne mithilfe einer Wertetabelle den Graphen der Funktion f für 21≤x≤5
Für diese Aufgabe benötigst Du folgendes Grundwissen: Wertetabelle
Für die Wertetabelle werden einige Funktionswerte berechnet.
Beginne mit dem linken Rand des Definitionsbereiches mit x=0,5.
x
f(x)
(gerundete Werte)
0,5
−2,6
1
−1,4
2
−0,4
3
0,4
4
1
5
1,6
Graphische Darstellung:
Do you have a question?
Berechne den Schnittpunkt mit der x-Achse.
Tipp: Es muss zweimal quadriert werden.
Für diese Aufgabe benötigst Du folgendes Grundwissen: Nullstelle
Die x-Achse wird geschnitten, wenn f(x)=0 ist.
f(x)=x+1,5+2x−1−4
Setze f(x)=0.
0 = x+1,5+2x−1−4 +4 4 = x+1,5+2x−1 ()2 ↓ Beseitige die Wurzeln durch Quadrieren, beachte die binomische Formel.
16 = x+1,5+2⋅x+1,5⋅2x−1+2x−1 ↓ Fasse zusammen.
16 = 3x+0,5+2⋅(x+1,5)⋅(2x−1) −0,5−3x ↓ Der Wurzelterm muss allein auf einer Seite stehen.
15,5−3x = 2⋅(x+1,5)⋅(2x−1) ()2 Du hast wieder eine Wurzelgleichung erhalten. d.h. es muss erneut quadriert werden.
2⋅(x+1,5)⋅(2x−1) = 15,5−3x ()2 ↓ Beseitige die Wurzel durch Quadrieren.
4⋅(x+1,5)⋅(2x−1) = (15,5−3x)2 ↓ Vereinfache. Beachte die binomische Formel auf der rechten Seite.
4⋅(2x2−x+3x−1,5) = 240,25−93x+9x2 ↓ Fasse zusammen und löse die Klammer auf.
8x2+8x−6 = 240,25−93x+9x2 −8x2−8x+6 ↓ Bringe alle Terme auf eine Seite.
0 = x2−101x+246,25 Du hast die quadratische Gleichung 0=x2−101x+246,25 erhalten. Diese kannst du nun mit der Mitternachtsformel (abc-Formel) oder mit der p-q-Formel lösen. Hier erfolgt die Lösung mit der p-q-Formel.
Lies die Werte für p und q ab:
p=−101 und q=246,25
Setze die Werte in die p-q-Formel ein:
x1,2 = −2p±(2p)2−q ↓ Setze p=−101 und q=246,25 ein.
= −2(−101)±(2−101)2−246,25 ↓ Vereinfache.
= 50,5±2550,25−246,25 = 50,5±2304 = 50,5±48 x1 = 98,5 x2 = 2,5 Du hast die Lösungen x1=98,5 und x2=2,5 erhalten. Bei der Berechnung dieser Lösungen wurde quadriert. Da das Quadrieren keine Äquivalenzumformung ist, muss geprüft werden, welche der beiden Lösungen die gesuchte Lösung der Gleichung ist.
Probe mit x1=98,5:
Setze x=98,5 in f(x)=x+1,5+2x−1−4 ein:
f(98,5) = 98,5+1,5+2⋅98,5−1−4 ↓ Vereinfache.
= 100+196−4 ↓ Ziehe die Wurzeln.
= 10+14−4 ↓ Fasse zusammen.
= 20 f(98,5)=20 und somit ist x1 keine Lösung der Wurzelgleichung und somit auch keine Nullstelle.
Probe mit x2=2,5:
Setze x=2,5 in f(x)=x+1,5+2x−1−4 ein:
f(2,5) = 2,5+1,5+2⋅2,5−1−4 ↓ Vereinfache.
= 4+4−4 ↓ Ziehe die Wurzeln.
= 2+2−4 ↓ Fasse zusammen.
= 0 f(2,5)=0 und somit ist x2 die Lösung der Wurzelgleichung und damit die gesuchte Nullstelle.
Antwort: Der Schnittpunkt mit der x-Achse lautet: N(2,5∣0).
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- 9
Der Marineclub hat als Logo einen stilisierten Fisch (siehe Abbildung).
Das Logo wird durch die beiden Randfunktionen f(x) und g(x) modelliert. Dabei ist die untere Randfunktion gegeben durch f(x)=2x⋅x+2.
Wie lautet die Funktionsgleichung von g(x)?
Für diese Aufgabe benötigst Du folgendes Grundwissen: Spiegelung einer Funktion
Wird die Funktion f an der x-Achse gespiegelt, erhältst du die Funktion g.
Für die Spiegelung an der x-Achse muss der Funktionsterm von f mit (−1) multipliziert werden. Damit hat die Funktion g die Funktionsgleichung:
g(x)=−2x⋅x+2Do you have a question?
Berechne die Nullstellen von f(x) und skaliere die Koordinatenachsen in der Abbildung.
Für diese Aufgabe benötigst Du folgendes Grundwissen: Nullstelle
Nullstellenberechnung
Setze f(x)=0:
f(x)=2x⋅x+2
0 = 2x⋅x+2 Du hast die Gleichung 0=2x⋅x+2 erhalten, die du mit dem Satz vom Nullprodukt lösen kannst. Die Nullproduktregel sagt aus, wenn das Produkt von 2x und x+2 gleich 0 ist, so ist x=0 oder x+2=0.
0 = x+2 ()2 ↓ Quadriere.
0 = x+2 −2 x = −2 Somit ist x=0 und/oder x=−2.
Antwort: Die beiden Nullstellen der Funktion f sind x1=0 und x2=−2.
Skalierung der Koordinatenachsen
Skalierung der x-Achse
Die beiden Nullstellen werden in das Koordinatensystem der obigen Abbildung eingetragen und geben die Skalierung der x-Achse vor.
Die beiden Nullstellen sind x1=0 und x2=−2. Das Intervall [−2;0] auf der x-Achse ist in zwei Abschnitte unterteilt, d.h. ein Abschnitt entspricht einer Einheit.
Damit kann die x-Achse skaliert werden.
Skalierung der y-Achse
Für die Skalierung der y-Achse kann z.B. f(1) berechnet werden.
Setze x=1 in f(x)=2x⋅x+2 ein:
f(1) = 21⋅1+2 = 21⋅3 ≈ 0,87 Die Funktion f(x) hat für x=1 etwa den Funktionswert 0,87.
Damit kann auch die y-Achse skaliert werden.
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Bestimme den Definitionsbereich der Funktion f.
Für diese Aufgabe benötigst Du folgendes Grundwissen: Definitionsbereich
Die Funktion f ist von x=−2 (Nullstelle N2) bis x=1 gezeichnet. Der Definitionsbereich ist somit: Df={x∈R∣−2≤x≤1}
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- 10
Gegeben sind die beiden Funktionen f(x)=2x+4 und g(x)=4x−8.
Berechne, in welchem Punkt sich die beiden Funktionsgraphen schneiden.
Für die Schnittpunktberechnung setze f(x)=g(x). Du erhältst eine Wurzelgleichung 2x+4=4x−8.
1. Bestimme den Definitionsbereich für die Wurzeln
2x+4 ist für 2x+4<0 nicht definiert, d.h. für x<−2.
Somit ergibt sich der Definitionsbereich für diese Wurzel: D={x∈R∣x≥−2}
4x−8 ist für 4x−8<0 nicht definiert, d.h. für x<2.
Der Definitionsbereich für diese Wurzel ist dann: D={x∈R∣x≥2}
Der gemeinsame Gültigkeitsbereich für die zwei Wurzeln kann an der Zahlengeraden veranschaulicht werden. Der Bereich, indem sich die zwei Strahlen überschneiden, ist der Definitionsbereich (Gültigkeitsbereich) für die Wurzelgleichung.
Ab x≥2 überschneiden sich die beiden Gültigkeitsbereiche für die Wurzeln.
Für die Wurzelgleichung x≥24x−8=x≥−22x+4 gilt dann:
D={x∈R∣x≥2}Alle Umformungen erfolgen nun unter der allgemeinen Annahme, dass x≥2 ist.
2. Beseitigung der Wurzeln durch Quadrieren
2x+4 = 4x−8 ()2 ↓ Beseitige die Wurzel durch Quadrieren.
2x+4 = 4x−8 −2x−4 ↓ Löse nach x auf.
0 = 2x−12 +12 12 = 2x :2 x = 6 x=6 liegt im Definitionsbereich D={x∈R∣x≥2} der Wurzelgleichung.
3. Probe für die erhaltene Lösung durchführen
Probe für x=6:
Setze x=6 in die Wurzelgleichung 2x+4=4x−8 ein:
2⋅6+4 = 4⋅6−8 ↓ Vereinfache.
16 = 16 ↓ Ziehe die Wurzel.
4 = 4✓ Mit der Probe für x=6 hast du gleichzeitig den y-Wert des Schnittpunkts berechnet:
f(6)=g(6)=4
Die beiden Graphen schneiden sich im Punkt S(6∣4).
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Zeichne die beiden Graphen mithilfe einer Wertetabelle.
Berechne einige Funktionswerte der beiden Graphen:
f(x)=2x+4 mit D={x∈R∣x≥−2}
Beispielsweise ist f(−2)=2⋅(−2)+4=−4+4=0=0
Setzt man hingegen x=−2 in g(x)=4x−8 ein, so ergibt sich g(−2)=4⋅(−2)−8=−16 . Der Radikand ist negativ und die Wurzel ist nicht definiert. Beachte den Definitionsbereich für g(x): D={x∈R∣x≥2}
x
f(x)
g(x)
−2
0
nicht definiert
−1
2≈1,4
nicht definiert
0
2
nicht definiert
1
6≈2,4
nicht definiert
2
8≈2,8
0
3
10≈3,2
2
4
12≈3,5
8≈2,8
5
14≈3,7
12≈3,5
6
4
4
7
18≈4,2
20≈4,5
Graphische Darstellung
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