Wie geht das Ermitteln von Termdarstellungen aufgrund von Bedingungen?

Erste Frage Aufrufe: 556     Aktiv: 09.12.2020 um 22:18

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Hallo!

Ich bin gerade ein bisschen am Verzweifeln, der Versuch Mathematik zu verstehen bringt mich leider oft genug zum weinen. Ich habe mich an diesen Mathematikaufgaben versucht und auch einige Videos dazu angeschaut, habe aber immer noch keine Ahnung wie ich das jetzt rechnen soll. Kann mir wer bitte helfen?

Quelle des Bildes: Auschnitt eines selbst erstellten Übungszettel meines Lehrers

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Zeig doch mal bei einer (!) Aufgabe wie weit du gekommen bist. Dann schauen wir, wo du hängst und geben einen Schubs ;).   ─   orthando 04.12.2020 um 10:29

Schreib doch für 1) einfach mal die allgemeine Form einer Gleichung 3. Grades hin.
Darin befinden sich dann 4 zu bestimmende Parameter.
Dazu stehen in der Angabe 4 Bedingungen.
Daraus bekommst Du dann ein LGS mit 4 Gleichungen und 4 Variablen.

Ansonsten schau Dir die Videos von Daniel an.


  ─   xx1943 04.12.2020 um 17:50

@caro8998 Gratuliere, eine perfekte Darstellung. Eigentlich zu schade hier in den Mathefragen unterzugehen.
Ich kenne mich hier nicht so gut aus, aber es müsste doch möglich sein, diesen Text zugänglich für alle in der Kategorie "ARTIKEL" unterzubringen.

@hilfehilfehilfe Wie wäre es mit einem Feedback und einem grünen Haken für so eine perfekte Antwort. Caro8998 hat sich unendlich viel Mühe gegeben.

  ─   xx1943 06.12.2020 um 16:15

@xx1943 Danke für den netten Kommentar! Ich habe gerade in die Artikel reingeschaut und der letzte Beitrag darin behandelt sogar schon die Kurvendiskussion und der darunter das Lösen von Gleichungssystemen, wenn auch etwas formaler, aber ein weiterer Beitrag wär dann wahrscheinlich nicht mehr nötig.
Ich denke aber trotzdem, dass die Fragestellerin hiermit etwas Hilfe bekommen hat :D
  ─   caro8998 09.12.2020 um 22:18
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1 Antwort
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Hei :) für den Fall, dass das Thema ganz neu für dich ist:
Es gibt im Grunde nur eine Handvoll Dinge, die wichtig sind, um Steckbriefaufgaben/Kurvendiskussionen bei Polynomfunktionen (ganzrationalen Funktionen) im Großen und Ganzen verstehen und interpretieren zu können:
1. Die Nullstelle: bedeutet, dass an diesem Punkt/an dieser Stelle die Funktion die x-Achse schneidet. Wenn du also den Ausdruck hast "es sei eine Funktion gegeben, die an Stelle 2 eine Nullstelle hat", bedeutet es, dass bei x=2, y=0 ist, also die Funktion durch den Punkt (2|0) verläuft.
Als Term ausgedrückt wäre das: f(2)=0     , was du bestimmt schon kennst

2. Die Steigung einer Funktion wird mit der ersten Ableitung f'(x) beschrieben. Sie beschreibt, wie 'steil' die Tangente an die Funktion an dieser Stelle nach oben (Steigung positiv) oder nach unten (Steigung negativ) verläuft.
Wenn du also an einem bestimmten Punkt die Steigung der Tangente der Funktion kennst, ist dieser Wert gleich der ersten Ableitung deiner Funktion, also gleich f'(x) (siehe Beispiel im nächsten Punkt 😉 )
3. Die Extremwerte:Ein Extremum ist ein Hoch- oder Tiefpunkt in einer Funktion, ein Punkt, an dem die Steigung=0 ist. Graphisch kannst du das daran erkennen, dass eine Tangente durch diesen Punkt exakt waagerecht verlaufen würde.
Steht also im Text geschrieben "an der Stelle -2 der Funktion existiert ein Extrempunkt", können wir schlussfolgern: der Extrempunkt an Stelle -2, hat eine Steigung 0 und da die erste Ableitung die Steigung beschreibt, ist am Extrempunkt die erste Ableitung =0
Als Term geschrieben:    f'(-2)=0

4. Die Krümmung einer Funktion wird mit der zweiten Ableitung f''(x) beschrieben. Eine Funktion ist positiv gekrümmt, wenn sie linksgekrümmt ist (meist rund um ein Minimum oder Tiefpunkt) und sie ist negativ gekrümmt, wenn sie rechtsgekrümmt ist (meist rund um ein Maximum/Hochpunkt). Vorstellen kannst du dir das, indem du mit einem Auto eine Funktion 'entlangfährst' und dabei den Lenker entweder rechts oder links eingeschlagen halten musst.
5. Der Wendepunkt ist jener Punkt in der Funktion, an dem die Krümmung=0 ist. Es ist also jener Punkt, an dem sich die Krümmung von von rechts- nach linksgekrümmt (oder umgekehrt) ändert. Oder anders gesagt: Der Punkt, an dem der Autolenker das Lenkrad von rechts nach links umschlägt - am Wendepunkt selbst ist das Lenkrad gerade und darum auch die Krümmung =0
Wenn wie im Text steht "der Punkt W(0|-4) ist Wendepunkt der Funktion" können wir daraus 2 Informationen ziehen: 1. der Punkt (0|4) muss auf der Funktion f(x) liegen, das heißt f(0)=-4
und 2. an Stelle x=0 ist die zweite Ableitung =0, da die Krümmung (die von der zweiten Ableitung dargestellt wird) am Wendepunkt =0 ist.          Als Term ausgedrückt:    f''(0)=0

Okay soviel zur Theorie :)

Wenn du jetzt die Funktionsgleichung lösen willst, siehst du dir zuerst den allgemeinen Term einer Funktionsgleichung dritten Grades an
\(f(x)=a\cdot x³ +b\cdot x² +c\cdot x +d\)       und leitest ihn dann 2mal ab
\(f'(x)=3a\cdot x² + 2b\cdot x +c\)
\(f''(x)=6a\cdot x+2b\)

anschließend nimmst du alle Terme (in fett), die wir oben aus dem Text ermitteln konnten, in unserem Fall diese 4:
f(2)=0      f'(-2)=0     f(0)=-4    und   f''(0)=0   und setzt die Werte jeweils oben in die Funktionsgleichung (bzw Ableitung) ein, dann ergibt sich ein Gleichungssystem von 4 Gleichungen.
                   diese musst du jetzt nur noch vereinfachen       und Parameter einsetzen (b fällt weg, da b=0)
I: \(f(2)  =a\cdot 2³ +b\cdot 2² +c\cdot 2 +d =0\)                  \(8a+4b+2c+d=0\)          \(8a+2c-4=0\)
II: \(f'(2) =3a\cdot (-2)² + 2b\cdot (-2) +c=0\)                \(12a-4b+c=0\)                  \(12a+c=0\)
III: \(f(0)  =a\cdot 0³ +b\cdot 0² +c\cdot 0 +d =-4\)                   \(d=-4\)                                 
IV: \(f''(0)=6a\cdot x+2b= 0\)                                          \(2b=0\);  \(b=0\)                        

Durch richtige Umformung müsstest du jetzt auch die Werte für a und c herausfinden und die Funktionsgleichung für 1) fertig aufstellen können :)
Beispiele 2) und 3) funktionieren nach dem gleichen Schema.
Ein wichtiger Tipp noch: wenn du in der Funktionsgleichung 4 unbekannte Variablen hast, brauchst du auch 4 Gleichungen (I bis VI im Gleichungssystem) um a,b,c und d lösen zu können.

Melde dich, wenn du die ersten 3 Aufgaben hast und wenn dir bis hierher etwas nicht ganz klar war frag nochmal nach oder schau dir auch Videos von simpleclub oder danieljung dazu an, viel Erfolg 😎

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