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 5 +8 x 2 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 5 +8 x 2 = 0
x 2 · ( x 3 +8 ) = 0

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

1. Fall:

x 2 = 0 | ⋅2
x1 = 0

2. Fall:

x 3 +8 = 0 | -8
x 3 = -8 | ⋅3
x2 = - 8 3 = -2

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

S1( -2 |0), S2(0|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) = -2.

Lösung einblenden

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

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

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

x-Werte berechnen (schwerer)

Beispiel:

Gegeben ist die Funktion f mit f(x)= -2 ( x -1 ) 4 +33 . Berechne alle Stellen für die gilt: f(x) = 1.

Lösung einblenden

Es gilt f(x) = 1, also -2 ( x -1 ) 4 +33 = 1.

-2 ( x -1 ) 4 +33 = 1 | -33
-2 ( x -1 ) 4 = -32 |: ( -2 )
( x -1 ) 4 = 16 | ⋅4

1. Fall

x -1 = - 16 4 = -2
x -1 = -2 | +1
x1 = -1

2. Fall

x -1 = 16 4 = 2
x -1 = 2 | +1
x2 = 3

An den Stellen x1 = -1 und x2 = 3 gilt also f(x)= 1.

Schnittpunkte berechnen

Beispiel:

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

Lösung einblenden

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

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

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

1. Fall:

x 2 = 0 | ⋅2
x1 = 0

2. Fall:

x 2 -1 = 0 | +1
x 2 = 1 | ⋅2
x2 = - 1 = -1
x3 = 1 = 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 ) = 2⋅ ( -1 ) 2 -3 = -1 ⇒ S1( -1 | -1 )

g(0) = 2⋅ 0 2 -3 = -3 ⇒ S2(0| -3 )

g( 1 ) = 2⋅ 1 2 -3 = -1 ⇒ S3( 1 | -1 )

Termbestimmung mit Punktproben

Beispiel:

Bestimme a und n so, dass die Punkte A(1|-2) und B(2|-32 ) 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|-32 ) in den Funktionsterm f(x)= a · x n ein und erhalten so die beiden Gleichungen:

I: -2 = a · 1 n
II: -32 = a · 2 n

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

II: -32 = -2⋅ 2 n | ⋅ ( - 1 2 )

16 = 2 n

Durch Ausprobieren mit ganzzahligen n erhält man so n=4

Der gesuchte Funktionsterm ist somit: f(x)= -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(-0.7), -g(0.7) und -h(-0.7), 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(-0.7) = - ( -0,7 ) 2 < 0
  • -g(0.7) = - 0,7 3 < 0
  • -h(-0.7) = - ( -0,7 ) 4 < 0
  • Da alle Werte negativ sind, schauen wir zunächst nur auf die Beträge:

    Und weil 0.7 < 1 ist, werden die Betrags-Werte mit jeder Potenz immer kleiner. 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:
    0.73 =0.72 ⋅ 0.7 bzw. 0.74 =0.73 ⋅ 0.7,
    d.h. 0.73 < 0.72, also gilt - 0.73 > - 0.72 und 0.74 < 0.73, also gilt - 0.74 > - 0.73.

    Die richtige Reihenfolge ist also:
    -f(-0.7)= - ( -0,7 ) 2 < -g(0.7)= - 0,7 3 < -h(-0.7)= - ( -0,7 ) 4 .

Funktionswerte berechnen

Beispiel:

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

Lösung einblenden

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

f(-2) = 2⋅ ( -( -2 ) -3 ) 2 +1

= 2⋅ ( 2 -3 ) 2 +1

= 2⋅ ( -1 ) 2 +1

= 2⋅1 +1

= 2 +1

= 3