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)= x 3 -4x 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:

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

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

S1( -2 |0), S2(0|0), S3( 2 |0)

x-Werte berechnen (f(x) gegeben)

Beispiel:

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

Lösung einblenden

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

x 2 - x +2 = 2 | -2
x 2 - x +2 -2 = 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

An den Stellen x1 = 0 und x2 = 1 gilt also f(x)= 2.

x-Werte berechnen (schwerer)

Beispiel:

Gegeben ist die Funktion f mit f(x)= x 4 +13 . Berechne alle Stellen für die gilt: f(x) = -3.

Lösung einblenden

Es gilt f(x) = -3, also x 4 +13 = -3.

x 4 +13 = -3 | -13
x 4 = -16 | 4

Diese Gleichung hat keine (reele) Lösung!

Es gibt also keine Stelle x für die f(x)= -3 gilt.

Schnittpunkte berechnen

Beispiel:

Berechne die Schnittpunkte der Graphen der Funktionen f und g mit f(x)= -2 x 3 +2 x 2 -4x -128 und g(x)= 2 x 2 -4x .

Lösung einblenden

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

-2 x 3 +2 x 2 -4x -128 = 2 x 2 -4x | +128 -2 x 2 +4x
-2 x 3 = 128 |: ( -2 )
x 3 = -64 | 3
x = - 64 3 = -4

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( -4 ) = 2 ( -4 ) 2 -4( -4 ) = 48 S1( -4 | 48 )

Termbestimmung mit Punktproben

Beispiel:

Bestimme a und n so, dass die Punkte A(1| - 3 2 ) und B(2|-24 ) auf dem Graphen der Funktion f mit f(x)= a · x n liegen.

Lösung einblenden

Wir setzen einfach die beiden Punkte A(1| - 3 2 ) und B(2|-24 ) in den Funktionsterm f(x)= a · x n ein und erhalten so die beiden Gleichungen:

I: - 3 2 = a · 1 n
II: -24 = a · 2 n

Aus I ergibt sich ja sofort - 3 2 = a. Dies können wir gleich in II einsetzen:

II: -24 = - 3 2 2 n | ⋅ ( - 2 3 )

16 = 2 n

Durch Ausprobieren mit ganzzahligen n erhält man so n=4

Der gesuchte Funktionsterm ist somit: f(x)= - 3 2 x 4

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(-0.3), g(0.3) und -h(0.3), 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(-0.3) = - ( -0,3 ) 2 < 0
  • g(0.3) = 0,3 3 > 0
  • -h(0.3) = - 0,3 4 < 0
  • Da g(0.3) 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 -f(-0.3) < -h(0.3). 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:
    0.34 =0.32 ⋅ 0.3 ⋅ 0.3, d.h. 0.34 < 0.32, also gilt - 0.34 > - 0.32.

    Die richtige Reihenfolge ist also:
    -f(-0.3)= - ( -0,3 ) 2 < -h(0.3)= - 0,3 4 < g(0.3)= 0,3 3 .

Funktionswerte berechnen

Beispiel:

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

Lösung einblenden

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

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

= - ( -4 +2 ) 3 -4

= - ( -2 ) 3 -4

= -( -8 ) -4

= 8 -4

= 4