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Nullstellen berechnen

Beispiel:

Bestimme die Schnittpunkte der Funktion f mit f(x)= - ( x -5 ) 4 +81 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:

- ( x -5 ) 4 +81 = 0 | -81
- ( x -5 ) 4 = -81 |: ( -1 )
( x -5 ) 4 = 81 | 4

1. Fall

x -5 = - 81 4 = -3
x -5 = -3 | +5
x1 = 2

2. Fall

x -5 = 81 4 = 3
x -5 = 3 | +5
x2 = 8

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

S1( 2 |0), S2( 8 |0)

x-Werte berechnen (f(x) gegeben)

Beispiel:

Gegeben ist die Funktion f mit f(x)= x ( x +1 ) 2 ( x +5 ) 2 . Berechne alle Stellen für die gilt: f(x) = 0.

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Es gilt f(x) = 0, also x ( x +1 ) 2 ( x +5 ) 2 = 0.

x ( x +1 ) 2 ( x +5 ) 2 = 0
x ( ( x +1 ) ( x +5 ) ) 2 = 0
( ( x +1 ) ( x +5 ) ) 2 x = 0

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

1. Fall:

( ( x +1 ) ( x +5 ) ) 2 = 0 | 2
( x +1 ) ( x +5 ) = 0
( x +1 ) ( x +5 ) = 0

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

1. Fall:

x +1 = 0 | -1
x1 = -1

2. Fall:

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

2. Fall:

x3 = 0

An den Stellen x1 = -5 , x2 = -1 und x3 = 0 gilt also f(x)= 0.

x-Werte berechnen (schwerer)

Beispiel:

Gegeben ist die Funktion f mit f(x)= - x 3 -25 . Berechne alle Stellen für die gilt: f(x) = 2.

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Es gilt f(x) = 2, also - x 3 -25 = 2.

- x 3 -25 = 2 | +25
- x 3 = 27 |: ( -1 )
x 3 = -27 | 3
x = - 27 3 = -3

An der Stelle x1 = -3 gilt also f(x)= 2.

Schnittpunkte berechnen

Beispiel:

Berechne die Schnittpunkte der Graphen der Funktionen f und g mit f(x)= - x 3 -5x -122 und g(x)= -5x +3 .

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

- x 3 -5x -122 = -5x +3 | +122
- x 3 -5x = -5x +125 | +5x
- x 3 = 125 |: ( -1 )
x 3 = -125 | 3
x = - 125 3 = -5

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( -5 ) = -5( -5 ) +3 = 28 S1( -5 | 28 )

Termbestimmung mit Punktproben

Beispiel:

Bestimme a und n so, dass die Punkte A(1|1) und B(-2|4 ) 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|4 ) in den Funktionsterm f(x)= a · x n ein und erhalten so die beiden Gleichungen:

I: 1 = a · 1 n
II: 4 = a · (-2) n

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

II: 4 = (-2) n | ⋅ 1

4 = (-2) n

Durch Ausprobieren mit ganzzahligen n erhält man so n=2

Der gesuchte Funktionsterm ist somit: f(x)= 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(1.1), g(1.1) und h(-1.1), 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(1.1) = 1,1 2 > 0
  • g(1.1) = 1,1 3 > 0
  • h(-1.1) = ( -1,1 ) 4 > 0
  • Da alle Werte positiv sind, schauen wir nur auf die Beträge:

    Und weil 1.1 > 1 ist, werden die Werte natürlich mit jeder Potenz immer größer. 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:
    1.13 =1.12 ⋅ 1.1 bzw. 1.14 =1.13 ⋅ 1.1.

    Die richtige Reihenfolge ist also:
    f(1.1)= 1,1 2 < g(1.1)= 1,1 3 < h(-1.1)= ( -1,1 ) 4 .

Funktionswerte berechnen

Beispiel:

Gegeben ist die Funktion f mit f(x)= -5 x 5 +2 x 4 -8 . Berechne den Funktionswert f(2).

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Wir setzen 2 einfach für x in f(x)= -5 x 5 +2 x 4 -8 ein:

f(2) = -5 2 5 +2 2 4 -8

= -532 +216 -8

= -160 +32 -8

= -128 -8

= -136