nach Aufgabentypen suchen

Aufgabentypen anhand von Beispielen durchstöbern

Browserfenster aktualisieren (F5), um neue Beispiele bei den Aufgabentypen zu sehen

Nullstellen berechnen

Beispiel:

Bestimme die Schnittpunkte der Funktion f mit f(x)= -5 x 5 -10 x 4 +75 x 3 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:

-5 x 5 -10 x 4 +75 x 3 = 0
-5 x 3 · ( x 2 +2x -15 ) = 0

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

1. Fall:

x 3 = 0 | 3
x1 = 0

2. Fall:

x 2 +2x -15 = 0

Lösen mit der a-b-c-Formel (Mitternachtsformel):

eingesetzt in x1,2 = - b ± b 2 -4a · c 2a ergibt:

x2,3 = -2 ± 2 2 -4 · 1 · ( -15 ) 21

x2,3 = -2 ± 4 +60 2

x2,3 = -2 ± 64 2

x2 = -2 + 64 2 = -2 +8 2 = 6 2 = 3

x3 = -2 - 64 2 = -2 -8 2 = -10 2 = -5

Lösen mit der p-q-Formel (x² + px + q = 0):

vor dem Einsetzen in x1,2 = - p 2 ± ( p 2 ) 2 - q
berechnen wir zuerst die Diskriminante D = ( p 2 ) 2 - q :

D = 1 2 - ( -15 ) = 1+ 15 = 16

x1,2 = -1 ± 16

x1 = -1 - 4 = -5

x2 = -1 + 4 = 3

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

S1( -5 |0), S2(0|0), S3( 3 |0)

x-Werte berechnen (f(x) gegeben)

Beispiel:

Gegeben ist die Funktion f mit f(x)= x 2 -15 . Berechne alle Stellen für die gilt: f(x) = 1.

Lösung einblenden

Es gilt f(x) = 1, also x 2 -15 = 1.

x 2 -15 = 1 | +15
x 2 = 16 | 2
x1 = - 16 = -4
x2 = 16 = 4

An den Stellen x1 = -4 und x2 = 4 gilt also f(x)= 1.

x-Werte berechnen (schwerer)

Beispiel:

Gegeben ist die Funktion f mit f(x)= - x 3 -24 . Berechne alle Stellen für die gilt: f(x) = 3.

Lösung einblenden

Es gilt f(x) = 3, also - x 3 -24 = 3.

- x 3 -24 = 3 | +24
- x 3 = 27 |: ( -1 )
x 3 = -27 | 3
x = - 27 3 = -3

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

Schnittpunkte berechnen

Beispiel:

Berechne die Schnittpunkte der Graphen der Funktionen f und g mit f(x)= -4 x 4 -16 x 3 +24 x 2 -4x und g(x)= 4 x 2 -4x .

Lösung einblenden

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

-4 x 4 -16 x 3 +24 x 2 -4x = 4 x 2 -4x | - ( 4 x 2 -4x )
-4 x 4 -16 x 3 +24 x 2 -4 x 2 -4x +4x = 0
-4 x 4 -16 x 3 +20 x 2 = 0
-4 x 2 · ( x 2 +4x -5 ) = 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 +4x -5 = 0

Lösen mit der a-b-c-Formel (Mitternachtsformel):

eingesetzt in x1,2 = - b ± b 2 -4a · c 2a ergibt:

x2,3 = -4 ± 4 2 -4 · 1 · ( -5 ) 21

x2,3 = -4 ± 16 +20 2

x2,3 = -4 ± 36 2

x2 = -4 + 36 2 = -4 +6 2 = 2 2 = 1

x3 = -4 - 36 2 = -4 -6 2 = -10 2 = -5

Lösen mit der p-q-Formel (x² + px + q = 0):

vor dem Einsetzen in x1,2 = - p 2 ± ( p 2 ) 2 - q
berechnen wir zuerst die Diskriminante D = ( p 2 ) 2 - q :

D = 2 2 - ( -5 ) = 4+ 5 = 9

x1,2 = -2 ± 9

x1 = -2 - 3 = -5

x2 = -2 + 3 = 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( -5 ) = 4 ( -5 ) 2 -4( -5 ) = 120 S1( -5 | 120 )

g(0) = 4 0 2 -40 = 0 S2(0|0)

g( 1 ) = 4 1 2 -41 = 0 S3( 1 |0)

Termbestimmung mit Punktproben

Beispiel:

Bestimme a und n so, dass die Punkte A(1| 1 4 ) und B(-3| - 27 4 ) auf dem Graphen der Funktion f mit f(x)= a · x n liegen.

Lösung einblenden

Wir setzen einfach die beiden Punkte A(1| 1 4 ) und B(-3| - 27 4 ) in den Funktionsterm f(x)= a · x n ein und erhalten so die beiden Gleichungen:

I: 1 4 = a · 1 n
II: - 27 4 = a · (-3) n

Aus I ergibt sich ja sofort 1 4 = a. Dies können wir gleich in II einsetzen:

II: - 27 4 = 1 4 (-3) n | ⋅ 4

-27 = (-3) n

Durch Ausprobieren mit ganzzahligen n erhält man so n=3

Der gesuchte Funktionsterm ist somit: f(x)= 1 4 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(-0.4), -g(-0.4) und -h(-0.4), 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(-0.4) = - ( -0,4 ) 2 < 0
  • -g(-0.4) = - ( -0,4 ) 3 > 0
  • -h(-0.4) = - ( -0,4 ) 4 < 0
  • Da -g(-0.4) 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(-0.4) < -h(-0.4). 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:
    0.44 =0.42 ⋅ 0.4 ⋅ 0.4, d.h. 0.44 < 0.42, also gilt - 0.44 > - 0.42.

    Die richtige Reihenfolge ist also:
    -f(-0.4)= - ( -0,4 ) 2 < -h(-0.4)= - ( -0,4 ) 4 < -g(-0.4)= - ( -0,4 ) 3 .

Funktionswerte berechnen

Beispiel:

Gegeben ist die Funktion f mit f(x)= 3 ( 3x -5 ) 3 -5 . Berechne den Funktionswert f(1).

Lösung einblenden

Wir setzen 1 einfach für x in f(x)= 3 ( 3x -5 ) 3 -5 ein:

f(1) = 3 ( 31 -5 ) 3 -5

= 3 ( 3 -5 ) 3 -5

= 3 ( -2 ) 3 -5

= 3( -8 ) -5

= -24 -5

= -29