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 -4 ) 3 +250 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 -4 ) 3 +250 = 0 | -250
-2 ( x -4 ) 3 = -250 |: ( -2 )
( x -4 ) 3 = 125 | 3
x -4 = 125 3 = 5
x -4 = 5 | +4
x = 9

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

S1( 9 |0)

x-Werte berechnen (f(x) gegeben)

Beispiel:

Gegeben ist die Funktion f mit f(x)= x ( x +5 ) · ( x +2 ) . Berechne alle Stellen für die gilt: f(x) = 0.

Lösung einblenden

Es gilt f(x) = 0, also x ( x +5 ) · ( x +2 ) = 0.

x ( x +5 ) · ( x +2 ) = 0

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

1. Fall:

x1 = 0

2. Fall:

( x +5 ) · ( x +2 ) = 0

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

1. Fall:

x +5 = 0 | -5
x2 = -5

2. Fall:

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

An den Stellen x1 = -5 , x2 = -2 und x3 = 0 gilt also f(x)= 0.

x-Werte berechnen (schwerer)

Beispiel:

Gegeben ist die Funktion f mit f(x)= - ( x +3 ) 4 +79 . Berechne alle Stellen für die gilt: f(x) = -2.

Lösung einblenden

Es gilt f(x) = -2, also - ( x +3 ) 4 +79 = -2.

- ( x +3 ) 4 +79 = -2 | -79
- ( x +3 ) 4 = -81 |: ( -1 )
( x +3 ) 4 = 81 | 4

1. Fall

x +3 = - 81 4 = -3
x +3 = -3 | -3
x1 = -6

2. Fall

x +3 = 81 4 = 3
x +3 = 3 | -3
x2 = 0

An den Stellen x1 = -6 und x2 = 0 gilt also f(x)= -2.

Schnittpunkte berechnen

Beispiel:

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

Lösung einblenden

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

- x 3 -4 x 2 + x = - x 3 -5 x 2 | - ( - x 3 -5 x 2 )
- x 3 + x 3 -4 x 2 +5 x 2 + x = 0
x 2 + x = 0
x · ( x +1 ) = 0

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

1. Fall:

x1 = 0

2. Fall:

x +1 = 0 | -1
x2 = -1

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( -1 ) = - ( -1 ) 3 -5 ( -1 ) 2 = -4 S1( -1 | -4 )

g(0) = - 0 3 -5 0 2 = 0 S2(0|0)

Termbestimmung mit Punktproben

Beispiel:

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

Lösung einblenden

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

I: 2 = a · 1 n
II: 8 = a · (-2) n

Aus I ergibt sich ja sofort 2 = a. Dies können wir gleich in II einsetzen:

II: 8 = 2 (-2) n | ⋅ 1 2

4 = (-2) n

Durch Ausprobieren mit ganzzahligen n erhält man so n=2

Der gesuchte Funktionsterm ist somit: f(x)= 2 x 2

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(-1.3), -g(-1.3) und h(1.3), 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(-1.3) = - ( -1,3 ) 2 < 0
  • -g(-1.3) = - ( -1,3 ) 3 > 0
  • h(1.3) = 1,3 4 > 0
  • Da -f(-1.3) 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 -g(-1.3) < h(1.3). 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:
    1.34 =1.33 ⋅ 1.3.

    Die richtige Reihenfolge ist also:
    -f(-1.3)= - ( -1,3 ) 2 < -g(-1.3)= - ( -1,3 ) 3 < h(1.3)= 1,3 4 .

Funktionswerte berechnen

Beispiel:

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

Lösung einblenden

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

f(1) = - ( 31 -4 ) 3 +1

= - ( 3 -4 ) 3 +1

= - ( -1 ) 3 +1

= -( -1 ) +1

= 1 +1

= 2