a) Erläutere, warum es sich in beiden Fällen um Funktionen handelt.
b) Gib die Definitonsmenge und die Wertemenge für beide Funktionen an.
c) Beschreibe das Monotonieverhalten beider Funktionen.
a) Gib den Grad der Funktion an.
b) Untersuche die Funktion auf Nullstellen.
a) f(x)=-x4+0,5x2−0,25
b) g(x)=0,5x4+x2+3x−0,25
c) h(x)=-0,25(x+2)(x+1)(x2−4)
a) g(x)=f(x)+a mit a ϵ R
b) g(x)=a⋅f(x+b) mit a;b ϵ R\0
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Musterlösung
Hinweis: Es handelt sich um Beispiellösungen. Teilweise sind alternative Rechenwege möglich.
a) Eine Funktion ordnet einer Zahl x einen eindeutigen Funktionswert zu. Da in beiden Graphen keine Stelle vorhanden ist, an der eine vertikale Linie die Funktion zweimal schneiden würde, handelt es sich um Funktionen.
b)
Funktion
f(x)=x2
g(x)=x
Definitionsmenge
D=R
D={x∣x≥0}
Wertemenge
W={x∣x≥0}
W={x∣x≥0}
c) Für x<0 ist f(x) streng monoton fallend und für x>0 ist f(x) streng monoton steigend.
Für x≥0 ist g(x) streng monoton steigend.
b) f(x)=2x4−2x2−24
f(x)=0
0=2x4−2x2−24
Substitution: x2=z
0=2z2−2z−24 ∣:2
0=z2−z−12
p=-1;q=-12
z1,2=-2-1±(2-1)2−(-12)
z1=-3;z2=4
Rücksubstitution: z=x2
x2=-3 oder x2=4
x1=2;x2=-2
a) Die Funktion f(x) ist im Vergleich zur dargestellten Funktion achsensymmetrisch, da es in der Funktion nur gerade Exponenten gibt.
b) Die Funktion g(x) zeigt ein anderes Verhalten im Unendlichen. Während die dargestellte Funktion für x gegen ∞ gegen -∞ strebt, strebt die Funktion g(x) gegen +∞.
c) Die Funktion h(x) ist in der Linearfaktordarstellung angegeben, sodass sich ablesen lässt, dass h(x) bei x=-2 eine Nullstelle hat. Die dargestellte Funktion hat dort keine Nullstelle.
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Für x→+∞ gilt f(x)→+∞.
Für x→-∞ gilt f(x)→+∞.
Wenn die Normalparabel an der x-Achse gespiegelt wird, entsteht die Funktion g(x)=-x2. Dann gilt:
Für x→+∞ gilt f(x)→-∞.
Für x→-∞ gilt f(x)→-∞.
Die Normalparabel hat eine Nullstelle. Wird sie nach oben verschoben, hat sie keine mehr.
Bei Funktionen ersten und dritten Grades ist das anders. Je nachdem, ob der Koeffizient vor dem x mit dem höchsten Exponenten positiv oder negativ ist, liegt einer der beiden folgenden Fälle vor:
Für x→+∞ gilt f(x)→+∞.
Für x→-∞ gilt f(x)→-∞.
oder
Für x→+∞ gilt f(x)→-∞.
Für x→-∞ gilt f(x)→+∞.
Anders formuliert: Die Funktion kommt entweder von unten und geht nach oben oder kommt von oben und geht nach unten. In beiden Fällen muss sie dabei mindestens einmal die x-Achse kreuzen, sodass es mindestens eine Nullstelle gibt.
b) Die Funktion g(x) ist nicht achsensymmetrisch zur y-Achse, da das b für eine seitliche Verschiebung sorgt und somit die Achsensymmetrie zur y-Achse aufgehoben wird. Das a sorgt für eine Streckung des Graphen. Es würde die Achsensymmetrie nicht aufheben.
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