Aufgabenbeispiele von Potenzfunktionen

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Nullstellen berechnen

Beispiel:

Bestimme die Schnittpunkte der Funktion f mit f(x)= -2 ( x 2 -12 ) 3 +128 mit der x-Achse.

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

-2 ( x 2 -12 ) 3 +128 = 0 | -128
-2 ( x 2 -12 ) 3 = -128 |: ( -2 )
( x 2 -12 ) 3 = 64 | ⋅3
x 2 -12 = 64 3 = 4
x 2 -12 = 4 | +12
x 2 = 16 | ⋅2
x1 = - 16 = -4
x2 = 16 = 4

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

S1( -4 |0), S2( 4 |0)

x-Werte berechnen (f(x) gegeben)

Beispiel:

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

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

x 2 -3 = 1 | +3
x 2 = 4 | ⋅2
x1 = - 4 = -2
x2 = 4 = 2

An den Stellen x1 = -2 und x2 = 2 gilt also f(x)= 1.

x-Werte berechnen (schwerer)

Beispiel:

Gegeben ist die Funktion f mit f(x)= 2 x 3 -50 . Berechne alle Stellen für die gilt: f(x) = 4.

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Es gilt f(x) = 4, also 2 x 3 -50 = 4.

2 x 3 -50 = 4 | +50
2 x 3 = 54 |:2
x 3 = 27 | ⋅3
x = 27 3 = 3

An der Stelle x1 = 3 gilt also f(x)= 4.

Schnittpunkte berechnen

Beispiel:

Berechne die Schnittpunkte der Graphen der Funktionen f und g mit f(x)= x 3 +4x +28 und g(x)= 4x +1 .

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

x 3 +4x +28 = 4x +1 | -28
x 3 +4x = 4x -27 | -4x
x 3 = -27 | ⋅3
x = - 27 3 = -3

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( -3 ) = 4⋅( -3 ) +1 = -11 ⇒ S1( -3 | -11 )

Termbestimmung mit Punktproben

Beispiel:

Bestimme a und n so, dass die Punkte A(1|-1) und B(2|-8 ) auf dem Graphen der Funktion f mit f(x)= a · x n liegen.

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Wir setzen einfach die beiden Punkte A(1|-1) und B(2|-8 ) in den Funktionsterm f(x)= a · x n ein und erhalten so die beiden Gleichungen:

I: -1 = a · 1 n
II: -8 = a · 2 n

Aus I ergibt sich ja sofort -1 = a. Dies können wir gleich in II einsetzen:

II: -8 = - 2 n | ⋅ ( -1 )

8 = 2 n

Durch Ausprobieren mit ganzzahligen n erhält man so n=3

Der gesuchte Funktionsterm ist somit: f(x)= - 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(-0.5), -g(-0.5) und -h(-0.5), ohne sie wirklich auszurechnen.

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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(-0.5) = ( -0,5 ) 2 > 0
  • -g(-0.5) = - ( -0,5 ) 3 > 0
  • -h(-0.5) = - ( -0,5 ) 4 < 0
  • Da -h(-0.5) der einzige negative Funktionswert ist, muss dieser also der kleinste sein.

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

    Dabei gilt f(-0.5) > -g(-0.5). 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:
    0.53 =0.52 ⋅ 0.5.

    Die richtige Reihenfolge ist also:
    -h(-0.5)= - ( -0,5 ) 4 < -g(-0.5)= - ( -0,5 ) 3 < f(-0.5)= ( -0,5 ) 2 .

Funktionswerte berechnen

Beispiel:

Gegeben ist die Funktion f mit f(x)= -3 ( -2x +6 ) 2 +2 . Berechne den Funktionswert f(2).

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Wir setzen 2 einfach für x in f(x)= -3 ( -2x +6 ) 2 +2 ein:

f(2) = -3⋅ ( -2⋅2 +6 ) 2 +2

= -3⋅ ( -4 +6 ) 2 +2

= -3⋅ 2 2 +2

= -3⋅4 +2

= -12 +2

= -10