Aufgabenbeispiele von Potenzfunktionen

Durch Aktualisieren des Browsers (z.B. mit Taste F5) kann man neue Beispielaufgaben sehen


Nullstellen berechnen

Beispiel:

Bestimme die Schnittpunkte der Funktion f mit f(x)= 2 x 3 -54 mit der x-Achse.

Lösung einblenden

An den Schnittpunkten mit der x-Achse müssen die Funktionswerte null sein, also müssen wir den Funktionsterm =0 setzen:

2 x 3 -54 = 0 | +54
2 x 3 = 54 |:2
x 3 = 27 | 3
x = 27 3 = 3

Da die y-Werte als Funktionswerte =0 sein müssen, ergeben sich als Schnittpunkte mit der x-Achse:

S1( 3 |0)

x-Werte berechnen (f(x) gegeben)

Beispiel:

Gegeben ist die Funktion f mit f(x)= x ( x +2 ) 2 · ( x +3 ) . Berechne alle Stellen für die gilt: f(x) = 0.

Lösung einblenden

Es gilt f(x) = 0, also x ( x +2 ) 2 · ( x +3 ) = 0.

x ( x +2 ) 2 · ( x +3 ) = 0

Ein Produkt ist genau dann =0, wenn mindestens einer der beiden Faktoren =0 ist.

1. Fall:

x1 = 0

2. Fall:

( x +2 ) 2 · ( x +3 ) = 0

Ein Produkt ist genau dann =0, wenn mindestens einer der beiden Faktoren =0 ist.

1. Fall:

( x +2 ) 2 = 0 | 2
x +2 = 0
x +2 = 0 | -2
x2 = -2

2. Fall:

x +3 = 0 | -3
x3 = -3

An den Stellen x1 = -3 , x2 = -2 und x3 = 0 gilt also f(x)= 0.

x-Werte berechnen (schwerer)

Beispiel:

Gegeben ist die Funktion f mit f(x)= -2 ( x +1 ) 3 +18 . Berechne alle Stellen für die gilt: f(x) = 2.

Lösung einblenden

Es gilt f(x) = 2, also -2 ( x +1 ) 3 +18 = 2.

-2 ( x +1 ) 3 +18 = 2 | -18
-2 ( x +1 ) 3 = -16 |: ( -2 )
( x +1 ) 3 = 8 | 3
x +1 = 8 3 = 2
x +1 = 2 | -1
x = 1

An der Stelle x1 = 1 gilt also f(x)= 2.

Schnittpunkte berechnen

Beispiel:

Berechne die Schnittpunkte der Graphen der Funktionen f und g mit f(x)= x 3 -5 x 2 und g(x)= -5 x 2 +4x .

Lösung einblenden

An den Schnittstellen müssen die Funktionswerte der beiden Graphen gleich sein, also müssen wir die beiden Funktionsterme gleichsetzen:

x 3 -5 x 2 = -5 x 2 +4x | - ( -5 x 2 +4x )
x 3 -5 x 2 +5 x 2 -4x = 0
x 3 -4x = 0
x · ( x 2 -4 ) = 0

Ein Produkt ist genau dann =0, wenn mindestens einer der beiden Faktoren =0 ist.

1. Fall:

x1 = 0

2. Fall:

x 2 -4 = 0 | +4
x 2 = 4 | 2
x2 = - 4 = -2
x3 = 4 = 2

Um noch die y-Werte der Schnittpunkte zu erhalten, muss man die Lösungen entweder in f oder in g einsetzen (weil es Schnittpunkte sind, müssen ja bei diesem x-Wert beide y-Werte (also Funktionswerte) gleich sein).

g( -2 ) = -5 ( -2 ) 2 +4( -2 ) = -28 S1( -2 | -28 )

g(0) = -5 0 2 +40 = 0 S2(0|0)

g( 2 ) = -5 2 2 +42 = -12 S3( 2 | -12 )

Termbestimmung mit Punktproben

Beispiel:

Bestimme a und n so, dass die Punkte A(1|-4) und B(-3|108 ) auf dem Graphen der Funktion f mit f(x)= a · x n liegen.

Lösung einblenden

Wir setzen einfach die beiden Punkte A(1|-4) und B(-3|108 ) in den Funktionsterm f(x)= a · x n ein und erhalten so die beiden Gleichungen:

I: -4 = a · 1 n
II: 108 = a · (-3) n

Aus I ergibt sich ja sofort -4 = a. Dies können wir gleich in II einsetzen:

II: 108 = -4 (-3) n | ⋅ ( - 1 4 )

-27 = (-3) n

Durch Ausprobieren mit ganzzahligen n erhält man so n=3

Der gesuchte Funktionsterm ist somit: f(x)= -4 x 3

Größenvergleich bei Potenzfunktionen

Beispiel:

Gegeben sind die Funktionen f mit f(x)= x 2 , g mit g(x)= x 3 , h mit h(x)= x 4 .
Sortiere die drei Funktionswerte f(1.6), g(-1.6) und -h(-1.6), ohne sie wirklich auszurechnen.

Lösung einblenden
Du hast entweder einen veralteten Browser oder Javascript ausgeschaltet. Deswegen kannst du leider das Schaubild nicht sehen :(

Das Schaubild rechts zeigt jeweils die Graphen von f (in schwarz), g (in blau) und h (in rot).

Zuerst überlegen wir, welche der Funktionswerte positiv und welche negativ sind:

  • f(1.6) = 1,6 2 > 0
  • g(-1.6) = ( -1,6 ) 3 < 0
  • -h(-1.6) = - ( -1,6 ) 4 < 0
  • Da f(1.6) der einzige positive Funktionswert ist, muss dieser also der größte sein.

    Und weil die anderen beiden Werte negativ sind, schauen wir zunächst nur auf die Beträge:

    Dabei gilt g(-1.6) > -h(-1.6). Das sieht man zum einen am Schaubild rechts (f(x)=x2 in schwarz, g(x)=x3 in blau und h(x)=x4 in rot), aber auch direkt an den Zahlen:
    1.64 =1.63 ⋅ 1.6, d.h. 1.64 > 1.63, also gilt - 1.64 < - 1.63.

    Die richtige Reihenfolge ist also:
    -h(-1.6)= - ( -1,6 ) 4 < g(-1.6)= ( -1,6 ) 3 < f(1.6)= 1,6 2 .

Funktionswerte berechnen

Beispiel:

Gegeben ist die Funktion f mit f(x)= - ( 3x +5 ) 4 -1 . Berechne den Funktionswert f(-2).

Lösung einblenden

Wir setzen -2 einfach für x in f(x)= - ( 3x +5 ) 4 -1 ein:

f(-2) = - ( 3( -2 ) +5 ) 4 -1

= - ( -6 +5 ) 4 -1

= - ( -1 ) 4 -1

= -1 -1

= -2