Aufgabenbeispiele von allgemein

Durch Aktualisieren des Browsers (z.B. mit Taste F5) kann man neue Beispielaufgaben sehen


Term mit Eigenschaften finden

Beispiel:

Bestimme den Term einer Funktion, für dessen Graph folgende Bedingungen erfüllt sein müssen:

  • gemeinsame Punkte mit der x-Achse: N1(0|0) und N2(1|0)
  • Verhalten für x → -∞: f(x) → ∞
  • Verhalten für x → ∞: f(x) → -∞

Lösung einblenden

Als erstes stellen wir einen Term auf, der die geforderten Nullstellen besitzt. Dazu bekommt jede Nullstelle ihren Linearfaktor, also f(x)= ( x +0 ) · ( x -1 ) .

Jetzt betrachten wir das Verhalten für x → ± ∞ :

Da für x → -∞ und für x → +∞ : f(x) in unterschiedliche Richtungen strebt, muss unser gesuchter Term einen ungeraden Grad haben.
Unser bisheriger Term x ( x -1 ) = x 2 - x hat aber einen geraden Grad. Deswegen könnten wir ihn beispielsweise noch mit x multiplizieren, so dass er dann einen ungeraden Grad bekommt: x ( x -1 ) · x = x 3 - x 2 .

Es stimmt nun aber das Verhalten für x → ±∞ noch nicht, deswegen müssen wir den Term mit -1 multiplizieren.

Unser Term - x ( x -1 ) · x = - x 3 + x 2 erfüllt nun alle geforderten Eigenschaften.

Du hast entweder einen veralteten Browser oder Javascript ausgeschaltet. Deswegen kannst du leider das Schaubild nicht sehen :(

Dieser funktionierende Term ist im roten Graphen eingezeichnet

Nullstellen und Faktorisieren

Beispiel:

Bestimme alle Nullstellen der Funktion f mit f(x)= x 2 +2x +1 und gib f in Linearfaktordarstellung an.


Lösung einblenden

Nullstellen sind die x-Werte, an denen der Funktionswert 0 beträgt, es muss also gelten:

f(x)=0

x 2 +2x +1 = 0

eingesetzt in die Mitternachtsformel (a-b-c-Formel):

x1,2 = -2 ± 2 2 -4 · 1 · 1 21

x1,2 = -2 ± 4 -4 2

x1,2 = -2 ± 0 2

Da die Wurzel Null ist, gibt es nur eine Lösung:

x = -2 2 = -1

L={ -1 }

-1 ist 2-fache Lösung!

Eine Mehrfachheit der Nullstellen muss natürlich auch in der faktorisierten Darstellung berücksichtigt werden.

Somit gilt für die faktorisierte Darstellung:

f(x)= ( x +1 ) 2 = x 2 +2x +1

Anwendungen

Beispiel:

Eine neue trendy App wird veröffentlicht. Dabei kann die tägliche Downloadzahl (in K) näherungsweise für t ≥ 0 durch die Funktion f mit f(t)= 15 +13 e -0,6t beschrieben werden; f(t) in Tausend Downloads, t in Tagen nach Beobachtungsbeginn bzw. Veröffentlichung.

  1. Wie viele Downloads (in Tausend) werden am Tag 5 heruntergeladen?.
  2. Gegen welchen Wert entwickeln sich die Downloadzahlen auf lange Sicht?
  3. Wann erreicht die Downloadzahl erstmals 17 (Tausend)?

Lösung einblenden
Du hast entweder einen veralteten Browser oder Javascript ausgeschaltet. Deswegen kannst du leider das Schaubild nicht sehen :(
  1. y-Wert bei t = 5

    Gesucht ist der Funktionswert zur Zeit t=5. Wir berechnen also einfach f(5) = 15 +13 e -0,65 = 13 e -3 +15 ≈ 15.6


  2. Verhalten für t gegen unendlich

    Gesucht ist das Verhalten der Funktionswerte bei sehr großen t-Werten, also das Verhalten von f für t → ∞.

    Für t → ∞ ⇒ f(t)= 15 +13 e -0,6t 15 +0

    Das langfristige Verhalten der Funktionswerte geht also gegen 15 .

  3. Erster t-Wert bei y = 17

    Gesucht sind die Zeitpunkte, an denen die Funktion die Werte y=17 annimmt.

    Dazu setzen wir die Funktion einfach = 17 und lösen nach t auf:

    15 +13 e -0,6t = 17
    13 e -0,6t +15 = 17 | -15
    13 e -0,6t = 2 |:13
    e -0,6t = 2 13 |ln(⋅)
    -0,6t = ln( 2 13 ) |:-0,6
    t = - 1 0,6 ln( 2 13 ) ≈ 3.1197

    Der erste Zeitpunkt an dem die die Funktion den Wert 17 annimmt, ist also nach 3.12 Tage.

Graph-Term-Zuordn BF + Transf.

Beispiel:

Ordne die Funktionen den Graphen zu.

f(x)= - 1 x 2

g(x)= x 2

h(x)= 1 x 2

i(x)= - cos( x )

j(x)= cos( x )

k(x)= - x 2

1
Du hast entweder einen veralteten Browser oder Javascript ausgeschaltet. Deswegen kannst du leider das Schaubild nicht sehen :(
2
Du hast entweder einen veralteten Browser oder Javascript ausgeschaltet. Deswegen kannst du leider das Schaubild nicht sehen :(
3
Du hast entweder einen veralteten Browser oder Javascript ausgeschaltet. Deswegen kannst du leider das Schaubild nicht sehen :(
4
Du hast entweder einen veralteten Browser oder Javascript ausgeschaltet. Deswegen kannst du leider das Schaubild nicht sehen :(

Lösung einblenden

Zu Graph Nr. 1:

Den Graph von 1 x 2 erkennt man an den Asymptoten an den beiden Achsen. Es handelt sich um eine Hyperbel. Je näher x an 0 kommt, umso größer wird der Funktionswert. Je weiter x sich von 0 entfernt, umso kleiner wird der Funktionswert (weil ja x im Nenner steht). Im Gegensatz zu 1 x hat er sowohl für negative, als auch für positive x positive Funktionswerte. Er ist also achsensymmetrisch bzgl. der y-Achse und enthält z.B. die Punkte (1|1) und (-1|1).

Der Graph Nr. 1 gehört also zur Funktion h(x) = 1 x 2 .

Zu Graph Nr. 2:

Der Graph von x 2 hat die typische Form einer nach oben geöffneten Normalparabel. Sie hat ihren Scheitel (Tiefpunkt) im Ursprung. Die Steigung wird vom Betrag immer größer, je weiter der Graph sich vom Ursprung entfernt. Besonders markant sind die Punkte (1|1), (2|4), usw.

Der Graph Nr. 2 gehört also zur Funktion g(x) = x 2 .

Zu Graph Nr. 3:

Der Graph von x 2 hat die typische Form einer nach oben geöffneten Normalparabel. Sie hat ihren Scheitel (Tiefpunkt) im Ursprung. Die Steigung wird vom Betrag immer größer, je weiter der Graph sich vom Ursprung entfernt. Besonders markant sind die Punkte (1|1), (2|4), usw.

Am Graph Nr. 3 kann man all diese Eigenschaften erkennen, außer dass eben alle Punkte des Graphen noch an der x-Achse gespiegelt wurden.

Der Graph Nr. 3 gehört also zur Funktion k(x) = - x 2 .

Zu Graph Nr. 4:

Den Graph von 1 x 2 erkennt man an den Asymptoten an den beiden Achsen. Es handelt sich um eine Hyperbel. Je näher x an 0 kommt, umso größer wird der Funktionswert. Je weiter x sich von 0 entfernt, umso kleiner wird der Funktionswert (weil ja x im Nenner steht). Im Gegensatz zu 1 x hat er sowohl für negative, als auch für positive x positive Funktionswerte. Er ist also achsensymmetrisch bzgl. der y-Achse und enthält z.B. die Punkte (1|1) und (-1|1).

Am Graph Nr. 4 kann man all diese Eigenschaften erkennen, außer dass eben alle Punkte des Graphen noch an der x-Achse gespiegelt wurden.

Der Graph Nr. 4 gehört also zur Funktion f(x) = - 1 x 2 .

Graph-Term-Zuordnung 2 BF

Beispiel:

Ordne die Funktionen den Graphen zu.

f(x)= x

g(x)= e x

h(x)= 1 x 2

i(x)= x 3

j(x)= x 2

k(x)= cos( x )

1
Du hast entweder einen veralteten Browser oder Javascript ausgeschaltet. Deswegen kannst du leider das Schaubild nicht sehen :(
2
Du hast entweder einen veralteten Browser oder Javascript ausgeschaltet. Deswegen kannst du leider das Schaubild nicht sehen :(
3
Du hast entweder einen veralteten Browser oder Javascript ausgeschaltet. Deswegen kannst du leider das Schaubild nicht sehen :(
4
Du hast entweder einen veralteten Browser oder Javascript ausgeschaltet. Deswegen kannst du leider das Schaubild nicht sehen :(

Lösung einblenden

Zu Graph Nr. 1:

Der Graph von cos( x ) schwingt zwischen 1 und -1. Im Gegensatz zum Sinus startet der Kosinus für x=0 bei 1 (cos(0)=1). Im Einheitskreis rechts wird dies deutlich:

Der Graph Nr. 1 gehört also zur Funktion k(x) = cos( x ) .

Zu Graph Nr. 2:

Den Graph von x 3 erkennt man an seinem Sattelpunkt und der immer größer werdenden Steigung, je weiter sich der Graph vom Ursprung entfernt. Er besitzt die Punkte (-2|-8), (-1|1), (0|0), (1|1), (2|8), usw.

Der Graph Nr. 2 gehört also zur Funktion i(x) = x 3 .

Zu Graph Nr. 3:

Den Graph von 1 x 2 erkennt man an den Asymptoten an den beiden Achsen. Es handelt sich um eine Hyperbel. Je näher x an 0 kommt, umso größer wird der Funktionswert. Je weiter x sich von 0 entfernt, umso kleiner wird der Funktionswert (weil ja x im Nenner steht). Im Gegensatz zu 1 x hat er sowohl für negative, als auch für positive x positive Funktionswerte. Er ist also achsensymmetrisch bzgl. der y-Achse und enthält z.B. die Punkte (1|1) und (-1|1).

Der Graph Nr. 3 gehört also zur Funktion h(x) = 1 x 2 .

Zu Graph Nr. 4:

Der Graph von x hat im Bereich für negative x keine Funktionswerte. Er steigt zunächst sehr schnell, dann nimmt die Steigung aber ab. Er sieht aus wie eine halbe Parabel, die um 90° gedreht wurde. Er besitzt die Punkte (0|0), (1|1), (4|2), usw.

Der Graph Nr. 4 gehört also zur Funktion f(x) = x .

Graph-Term-Zuordnung BF

Beispiel:

Ordne die Funktionen den Graphen zu.

f(x)= x 2

g(x)= sin( x )

h(x)= x

i(x)= x 3

1
Du hast entweder einen veralteten Browser oder Javascript ausgeschaltet. Deswegen kannst du leider das Schaubild nicht sehen :(
2
Du hast entweder einen veralteten Browser oder Javascript ausgeschaltet. Deswegen kannst du leider das Schaubild nicht sehen :(
3
Du hast entweder einen veralteten Browser oder Javascript ausgeschaltet. Deswegen kannst du leider das Schaubild nicht sehen :(
4
Du hast entweder einen veralteten Browser oder Javascript ausgeschaltet. Deswegen kannst du leider das Schaubild nicht sehen :(

Lösung einblenden

Zu Graph Nr. 1:

Der Graph von x 2 hat die typische Form einer nach oben geöffneten Normalparabel. Sie hat ihren Scheitel (Tiefpunkt) im Ursprung. Die Steigung wird vom Betrag immer größer, je weiter der Graph sich vom Ursprung entfernt. Besonders markant sind die Punkte (1|1), (2|4), usw.

Der Graph Nr. 1 gehört also zur Funktion f(x) = x 2 .

Zu Graph Nr. 2:

Der Graph von sin( x ) zwischen 1 und -1. Im Gegensatz zum Kosinus (cos(x)) startet der Sinus für x=0 im Ursprung O(0|0), was man am Einheitskreis rechts sehen kann:

Der Graph Nr. 2 gehört also zur Funktion g(x) = sin( x ) .

Zu Graph Nr. 3:

Den Graph von x 3 erkennt man an seinem Sattelpunkt und der immer größer werdenden Steigung, je weiter sich der Graph vom Ursprung entfernt. Er besitzt die Punkte (-2|-8), (-1|1), (0|0), (1|1), (2|8), usw.

Der Graph Nr. 3 gehört also zur Funktion i(x) = x 3 .

Zu Graph Nr. 4:

Der Graph von x hat im Bereich für negative x keine Funktionswerte. Er steigt zunächst sehr schnell, dann nimmt die Steigung aber ab. Er sieht aus wie eine halbe Parabel, die um 90° gedreht wurde. Er besitzt die Punkte (0|0), (1|1), (4|2), usw.

Der Graph Nr. 4 gehört also zur Funktion h(x) = x .

Graph-Term-Zuordn LF + Transf.

Beispiel:

Ordne die Funktionen den Graphen zu.

f(x)= ln( x )

g(x)= x 3 +1

h(x)= e x

i(x)= e x +1

j(x)= ln( x ) +1

k(x)= x 3

1
Du hast entweder einen veralteten Browser oder Javascript ausgeschaltet. Deswegen kannst du leider das Schaubild nicht sehen :(
2
Du hast entweder einen veralteten Browser oder Javascript ausgeschaltet. Deswegen kannst du leider das Schaubild nicht sehen :(
3
Du hast entweder einen veralteten Browser oder Javascript ausgeschaltet. Deswegen kannst du leider das Schaubild nicht sehen :(
4
Du hast entweder einen veralteten Browser oder Javascript ausgeschaltet. Deswegen kannst du leider das Schaubild nicht sehen :(

Lösung einblenden

Zu Graph Nr. 1:

Der Graph von e x nähert sich für negative x-Werte der x-Achse an und wächst für positive x-Werte sehr schnell. Er schneidet die y-Achse im Punkt (0|1), da e 0 = 1.

Am Graph Nr. 1 kann man all diese Eigenschaften erkennen, außer dass eben alle Punkte des Graphen noch zusätzlich um 1 in y-Richtung verschoben wurden.

Der Graph Nr. 1 gehört also zur Funktion i(x) = e x +1 .

Zu Graph Nr. 2:

Der Graph von e x nähert sich für negative x-Werte der x-Achse an und wächst für positive x-Werte sehr schnell. Er schneidet die y-Achse im Punkt (0|1), da e 0 = 1.

Der Graph Nr. 2 gehört also zur Funktion h(x) = e x .

Zu Graph Nr. 3:

Den Graph von x 3 erkennt man an seinem Sattelpunkt und der immer größer werdenden Steigung, je weiter sich der Graph vom Ursprung entfernt. Er besitzt die Punkte (-2|-8), (-1|1), (0|0), (1|1), (2|8), usw.

Am Graph Nr. 3 kann man all diese Eigenschaften erkennen, außer dass eben alle Punkte des Graphen noch zusätzlich um 1 in y-Richtung verschoben wurden.

Der Graph Nr. 3 gehört also zur Funktion g(x) = x 3 +1 .

Zu Graph Nr. 4:

Der Graph von ln( x ) besitzt für negative x-Werte keine Funktionswerte, weil man den Logarithmus nur aus positiven Zahlen ziehen kann. Für x → 0 streben die y-Werte gegen -∞. Der Graph nähert sich somit der negativen y-Achse asymptotisch an. Für positive x-Werte steigt er sehr langsam an. Er schneidet die x-Achse im Punkt (1|0), da e 0 = 1 und somit ln( 1 ) = 0 ist.

Am Graph Nr. 4 kann man all diese Eigenschaften erkennen, außer dass eben alle Punkte des Graphen noch zusätzlich um 1 in y-Richtung verschoben wurden.

Der Graph Nr. 4 gehört also zur Funktion j(x) = ln( x ) +1 .

Graph-Term-Zuordnung 2 LF

Beispiel:

Ordne die Funktionen den Graphen zu.

f(x)= e x

g(x)= sin( x )

h(x)= x 2

i(x)= x 3

j(x)= x

k(x)= 1 x

1
Du hast entweder einen veralteten Browser oder Javascript ausgeschaltet. Deswegen kannst du leider das Schaubild nicht sehen :(
2
Du hast entweder einen veralteten Browser oder Javascript ausgeschaltet. Deswegen kannst du leider das Schaubild nicht sehen :(
3
Du hast entweder einen veralteten Browser oder Javascript ausgeschaltet. Deswegen kannst du leider das Schaubild nicht sehen :(
4
Du hast entweder einen veralteten Browser oder Javascript ausgeschaltet. Deswegen kannst du leider das Schaubild nicht sehen :(

Lösung einblenden

Zu Graph Nr. 1:

Der Graph von x 2 hat die typische Form einer nach oben geöffneten Normalparabel. Sie hat ihren Scheitel (Tiefpunkt) im Ursprung. Die Steigung wird vom Betrag immer größer, je weiter der Graph sich vom Ursprung entfernt. Besonders markant sind die Punkte (1|1), (2|4), usw.

Der Graph Nr. 1 gehört also zur Funktion h(x) = x 2 .

Zu Graph Nr. 2:

Der Graph von sin( x ) zwischen 1 und -1. Im Gegensatz zum Kosinus (cos(x)) startet der Sinus für x=0 im Ursprung O(0|0), was man am Einheitskreis rechts sehen kann:

Der Graph Nr. 2 gehört also zur Funktion g(x) = sin( x ) .

Zu Graph Nr. 3:

Den Graph von 1 x erkennt man an den Asymptoten an den beiden Achsen. Es handelt sich um eine Hyperbel. Je näher x an 0 kommt, umso betragsmäßig größer wird der Funktionswert (weil ja x im Nenner steht). Je weiter x sich von 0 entfernt, umso betragsmäßig kleiner wird der Funktionswert, weil ja der Nenner immer größer wird. Der Graph verläuft durch die Punkte (1|1) und (-1|-1), weil f(1) = 1 1 = 1 und f(-1) = 1 -1 = -1. Im Gegensatz zu 1 x 2 hat er für negative x-Werte negative Funktionswerte und für positive x-Werte positive Funktionswerte.

Der Graph Nr. 3 gehört also zur Funktion k(x) = 1 x .

Zu Graph Nr. 4:

Den Graph von x 3 erkennt man an seinem Sattelpunkt und der immer größer werdenden Steigung, je weiter sich der Graph vom Ursprung entfernt. Er besitzt die Punkte (-2|-8), (-1|1), (0|0), (1|1), (2|8), usw.

Der Graph Nr. 4 gehört also zur Funktion i(x) = x 3 .

Graph-Term-Zuordnung LF

Beispiel:

Ordne die Funktionen den Graphen zu.

f(x)= 1 x

g(x)= 1 x 2

h(x)= sin( x )

i(x)= x

1
Du hast entweder einen veralteten Browser oder Javascript ausgeschaltet. Deswegen kannst du leider das Schaubild nicht sehen :(
2
Du hast entweder einen veralteten Browser oder Javascript ausgeschaltet. Deswegen kannst du leider das Schaubild nicht sehen :(
3
Du hast entweder einen veralteten Browser oder Javascript ausgeschaltet. Deswegen kannst du leider das Schaubild nicht sehen :(
4
Du hast entweder einen veralteten Browser oder Javascript ausgeschaltet. Deswegen kannst du leider das Schaubild nicht sehen :(

Lösung einblenden

Zu Graph Nr. 1:

Der Graph von x hat im Bereich für negative x keine Funktionswerte. Er steigt zunächst sehr schnell, dann nimmt die Steigung aber ab. Er sieht aus wie eine halbe Parabel, die um 90° gedreht wurde. Er besitzt die Punkte (0|0), (1|1), (4|2), usw.

Der Graph Nr. 1 gehört also zur Funktion i(x) = x .

Zu Graph Nr. 2:

Den Graph von 1 x 2 erkennt man an den Asymptoten an den beiden Achsen. Es handelt sich um eine Hyperbel. Je näher x an 0 kommt, umso größer wird der Funktionswert. Je weiter x sich von 0 entfernt, umso kleiner wird der Funktionswert (weil ja x im Nenner steht). Im Gegensatz zu 1 x hat er sowohl für negative, als auch für positive x positive Funktionswerte. Er ist also achsensymmetrisch bzgl. der y-Achse und enthält z.B. die Punkte (1|1) und (-1|1).

Der Graph Nr. 2 gehört also zur Funktion g(x) = 1 x 2 .

Zu Graph Nr. 3:

Der Graph von sin( x ) zwischen 1 und -1. Im Gegensatz zum Kosinus (cos(x)) startet der Sinus für x=0 im Ursprung O(0|0), was man am Einheitskreis rechts sehen kann:

Der Graph Nr. 3 gehört also zur Funktion h(x) = sin( x ) .

Zu Graph Nr. 4:

Den Graph von 1 x erkennt man an den Asymptoten an den beiden Achsen. Es handelt sich um eine Hyperbel. Je näher x an 0 kommt, umso betragsmäßig größer wird der Funktionswert (weil ja x im Nenner steht). Je weiter x sich von 0 entfernt, umso betragsmäßig kleiner wird der Funktionswert, weil ja der Nenner immer größer wird. Der Graph verläuft durch die Punkte (1|1) und (-1|-1), weil f(1) = 1 1 = 1 und f(-1) = 1 -1 = -1. Im Gegensatz zu 1 x 2 hat er für negative x-Werte negative Funktionswerte und für positive x-Werte positive Funktionswerte.

Der Graph Nr. 4 gehört also zur Funktion f(x) = 1 x .

Verschiebung Integral allg.

Beispiel:

Es gilt -3 -2 f(x) x = 8. Für bestimmte Werte von a und b kann der Wert des Integrals I = a b 1 2 ⋅f(x -4) x berechnet werden.

Bestimme a, b und I.

Lösung einblenden
Du hast entweder einen veralteten Browser oder Javascript ausgeschaltet. Deswegen kannst du leider das Schaubild nicht sehen :(

Der Graph von f(x -4) ist gegenüber dem Graph von f um 4 Einheiten nach rechts verschoben. Dementsprechend hat auch das Integral über f(x -4) den Wert 8, wenn man die Grenzen auch um 4 Einheiten nach rechts verschiebt. Die Integralgrenzen müssen also um 4 größer sein, als bei -3 -2 f(x) x , also 8 = -3 -2 f(x) x = 1 2 f(x -4) x .

Somit gilt a = 1 und b = 2.

Wegen der Linearität des Integrals gilt 1 2 1 2 ⋅f(x -4) x = 1 2 1 2 f(x -4) x

Somit gilt 1 2 1 2 ⋅f(x -4) x = 1 2 ⋅8 = 4

Parameter für Symmetrie finden

Beispiel:

Für welches a liegt beim Graph der Funktion fa mit fa(x)= ( a -2 ) x 3 + ( a -1 )x -2 a eine Symmetrie zum Koordinatenssystem vor ?

Gib die dann vorliegende Symmetrie an.

Lösung einblenden

Man erkennt schnell, das keine Symmetrie zum Koordinatenssystem vorliegt, wenn nicht mindestens einer der Summanden von ( a -2 ) x 3 + ( a -1 )x -2 a rausfällt, so dass nur noch gerade oder ungerade Summanden übrig bleiben.

Durch scharfes Hinsehen könnte man a = 0 erkennen. Man kann aber auch einfach bei jedem Summanden den Koeffizient anschauen und dann a so wählen, dass der Koeffizient = 0 wird:

  • ( a -2 ) x 3 wird 0 für a = 2 => f2(x) = ( 2 -2 ) · x 3 + ( 2 -1 ) · x -4 · 1 = x -4
  • ( a -1 )x wird 0 für a = 1 => f1(x) = ( 1 -2 ) · x 3 + ( 1 -1 ) · x -2 · 1 = - x 3 -2
  • -2 a wird 0 für a = 0 => f0(x) = ( 0 -2 ) · x 3 + ( 0 -1 ) · x 0 · 1 = -2 x 3 - x

Für a = 0 hat f0(x) = -2 x 3 - x also nur ungerade Summanden und ist somit punktsymmetrisch bezüglich des Ursprungs O(0|0).

Schnittpkt-Anzahl in Abh. von Parameter

Beispiel:

Du hast entweder einen veralteten Browser oder Javascript ausgeschaltet. Deswegen kannst du leider das Schaubild nicht sehen :(

Die Gerade y = m⋅x schneidet den Graph der Funktion f mit f(x)= 3 4 x 2 + 3 2 x +3 für bestimmte Werte von m genau 2 mal.

Bestimme diese Werte von m.

Lösung einblenden

An der Abbildung kann man erkennen, dass die Geraden, die den Graph von f berühren, der spannende Grenzfall sind.

Du hast entweder einen veralteten Browser oder Javascript ausgeschaltet. Deswegen kannst du leider das Schaubild nicht sehen :(

Da ja y = m⋅x für jedes m immer durch den Ursprung O(0|0) verläuft, suchen wir also eine Tangente (von außen) an den Graphen von f durch den Ursprung:

Zuerst wird die Ableitung von f berechnet: f'(x)= 3 2 x + 3 2

Wir kennen den Berührpunkt, in dem die gesuchte Tangente durch P(0|0) an das Schaubild von f angelegt wird, nicht. Deswegen nennen wir den x-Wert u. Der Funktionswert ist dann f(u), da der Berührpunkt ja auf dem Schaubild von f liegt. Außerdem muss die Ableitung in u ja gerade die Tangentensteigung sein, da B(u|f(u)) der Berührpunkt ist.

Wir können also P(0|0) als (x|y), den Berührpunkt B(u|f(u)) und m=f'(u)= 3 2 u + 3 2 in die allgemeine Tangentengleichung

y=f´(u) ⋅(x-u)+f(u)

einsetzen:

0 = ( 3 2 u + 3 2 ) · ( 0 - u ) + 3 4 u 2 + 3 2 u +3

- ( 3 2 u + 3 2 ) u + 3 4 u 2 + 3 2 u +3 = 0

- 3 2 u 2 - 3 2 u + 3 4 u 2 + 3 2 u +3 = 0

- 3 4 u 2 +0 +3 = 0

Die Lösung der Gleichung:

- 3 4 u 2 +0 +3 = 0
- 3 4 u 2 +3 = 0 | -3
- 3 4 u 2 = -3 |⋅ ( - 4 3 )
u 2 = 4 | 2
u1 = - 4 = -2
u2 = 4 = 2

L={ -2 ; 2 }


Um die Steigung der Tangente zu erhalten, setzen wir den gefundenen Wert x = -2 in die Ableitung f'(x)= 3 2 x + 3 2 +0 ein:
m = f'(-2 )= 3 2 ( -2 ) + 3 2 +0
= -3 + 3 2
= - 3 2

Um die Steigung der Tangente zu erhalten, setzen wir den gefundenen Wert x = 2 in die Ableitung f'(x)= 3 2 x + 3 2 +0 ein:
m = f'(2 )= 3 2 2 + 3 2 +0
= 3 + 3 2
= 9 2

Man kann jetzt an der Abbildung gut erkennen, für m = - 3 2 bzw. für m = 9 2 die Gerade y = m⋅x den Graphen der Funktion berührt und somit nur einen gemeinamen Punkt mit dem Graph von f hat.

Wird die Gerade steiler, also für m > 9 2 oder für m < - 3 2 , schneidet die Gerade den Graph von f in zwei Punkten.

Wird die Geraden weniger steil, also für also für - 3 2 < m < 9 2 , hat die Gerade mit dem Graph von f gar keine gemeinsame Punkte.

Die richtige Lösung wäre hier also: m < - 3 2 oder m > 9 2

Ableitungen am Graph finden

Beispiel:

Gegeben ist eine Funktion f. Eine der 4 Abbildungen unten zeigt den Graph von f, eine andere zeigt den Graph der Ableitungsfunktion f'. Eine weitere Abbildung zeigt den Graph einer Stammfunktion F (von f). Die verbleibende vierte Abbildung zeigt den Graph einer ganz anderen Funktion g. Ordne die Graphen den Funktionen f, f', F und G zu

1
Du hast entweder einen veralteten Browser oder Javascript ausgeschaltet. Deswegen kannst du leider das Schaubild nicht sehen :(
2
Du hast entweder einen veralteten Browser oder Javascript ausgeschaltet. Deswegen kannst du leider das Schaubild nicht sehen :(
3
Du hast entweder einen veralteten Browser oder Javascript ausgeschaltet. Deswegen kannst du leider das Schaubild nicht sehen :(
4
Du hast entweder einen veralteten Browser oder Javascript ausgeschaltet. Deswegen kannst du leider das Schaubild nicht sehen :(

Lösung einblenden

Als Vorgehensweise empfiehlt es sich, die markanten Punkte in Bezug auf die Ableitung, also Punkte mit waagrechter Tangente wie z.B. Hoch- und Tiefpunkte, bei den einzelnen Graphen zu betrachten.

Zu Graph Nr. 1:

Beim Graph Nr. 1 können wir bei x = -3.2 und bei x = -0.8 Punkte mit waagrechter Tangente erkennen.

Da ja genau an diesen Stellen der Graph 2 seine Nullstellen hat, könnte der Graph 2 die Ableitungsfunktion der Funktion vom Graph 1 zeigen.

Zu Graph Nr. 2:

Beim Graph Nr. 2 können wir bei x = -2 Punkte mit waagrechter Tangente erkennen.

Zu Graph Nr. 3:

Beim Graph Nr. 3 können wir bei x = -2.3 und bei x = 2.3 Punkte mit waagrechter Tangente erkennen.

Zu Graph Nr. 4:

Beim Graph Nr. 4 können wir bei x = -4, x = -2 und bei x = 0 Punkte mit waagrechter Tangente erkennen.

Da ja genau an diesen Stellen der Graph 1 seine Nullstellen hat, könnte der Graph 1 die Ableitungsfunktion der Funktion vom Graph 4 zeigen.

Wir fassen also zusammen:

  • Der Graph 2 zeigt die Ableitung vom Graph 1
  • Der Graph 1 zeigt die Ableitung vom Graph 4
  • Der Graph 3 scheint zu einer ganz anderen Funktion zu gehören.

Somit gilt:

Der Graph 1 gehört zur Funktion f(x).

Der Graph 2 gehört zur Funktion f '(x).

Der Graph 3 gehört zur Funktion g(x).

Der Graph 4 gehört zur Funktion F(x).