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TU - Grundwissen

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Steckbriefaufgaben - <strong>Grundwissen</strong><br />

Wie werden Bedingungen in Gleichungen umgeformt?<br />

In der Differentialrechnung werden Funktionen mit gegebenem Funktionsterm auf charakteristische<br />

Eigenschaften hin untersucht; derartige Untersuchungen nennt man „Kurvendiskussion“.<br />

Bei sogenannten „Steckbriefaufgaben“ geht es umgekehrt darum, aus vorgegebenen charakteristischen<br />

Eigenschaften von Funktionen, insbesondere deren Graphen, an gegebenen Stellen<br />

bzw. Punkten den Funktionsterm zu bestimmen. Dabei beschränken wir uns hier zuerst einmal<br />

auf den Bereich der Ganzrationalen Funktionen, oft auch Polynomfunktionen genannt.<br />

Entscheidend bei der Bestimmung des Funktionsterms ist es nun, die gegebenen Bedingungen in Gleichungen<br />

umzusetzen. Im folgenden findet sich eine Auflistung der am häufigsten auftretenden Bedingungen<br />

an einen Funktionsgraphen und der sich daraus ergebenden Gleichungen für den Funktionsterm bzw.<br />

dessen Ableitungen.<br />

Gesucht ist der Funktionsterm f (x)<br />

derjenigen ...<br />

• Linearen Funktion ... f (x) = m ⋅ x + n mit m,n ∈ IR und m ≠ 0<br />

2<br />

• Quadratischen Funktion ... f (x) = a ⋅ x + b ⋅ x + c mit a,b,c ∈ IR und a ≠ 0 oder<br />

f (x)<br />

= a ⋅ (x − x<br />

S<br />

)<br />

2<br />

+<br />

y<br />

s<br />

mit a, x<br />

S<br />

, y<br />

s<br />

∈ IR und a ≠ 0<br />

• Ganzrationalen Funktion/<br />

Polynomfunktion 3-ten Grades ... f (x) =<br />

3<br />

a ⋅ x +<br />

2<br />

b ⋅ x + c ⋅ x + d mit a,b,c,d ∈ IR und a ≠ 0<br />

• Ganzrationalen Funktion/<br />

Polynomfunktion 4-ten Grades ... f (x) =<br />

4<br />

a ⋅ x +<br />

3<br />

b ⋅ x +<br />

2<br />

c ⋅ x + d ⋅ x + e mit a,b,c,d,e ∈ IR und a ≠ 0<br />

• Ganzrationalen Funktion/<br />

Polynomfunktion n-ten Grades ...<br />

f (x) =<br />

a<br />

n<br />

⋅ x<br />

n<br />

+<br />

a<br />

n − 1<br />

⋅ x<br />

n − 1<br />

mit n ∈<br />

+ ... +<br />

a<br />

IN, a<br />

n<br />

2<br />

⋅ x<br />

,a<br />

2<br />

n − 1<br />

+ a ⋅ x + a<br />

1<br />

2<br />

1<br />

0<br />

,...,a ,a ,a ∈<br />

0<br />

IR und a<br />

n<br />

≠<br />

0<br />

deren Graph ...<br />

• (achsen-)symmetrisch zur y-Achse verläuft ...<br />

• (punkt-)symmetrisch zum Ursprung verläuft ...<br />

alle Koeffizienten vor Potenzen mit ungeraden Exponenten<br />

(x, x , x , ...) haben den Wert 0<br />

3 5<br />

es gibt keine konstanten Summanden und alle Koeffizienten<br />

vor Potenzen mit geraden Exponenten<br />

2 4<br />

(x , x , ...) haben den Wert 0<br />

• durch den Punkt ( x<br />

0<br />

| y0)<br />

verläuft ... f (x<br />

0)<br />

= y0<br />

• an der Stelle x<br />

0 die x-Achse schneidet ... /<br />

• an der Stelle x<br />

0 eine Nullstelle hat...<br />

• die y-Achse bei y<br />

0 schneidet ... /<br />

• den y-Achsenabschnitt bei y<br />

0 hat ...<br />

f (x<br />

0<br />

) =<br />

f (0) =<br />

• an der Stelle x<br />

0 den Graph der Funktion g mit g (x) = ... schneidet ... f (x<br />

0<br />

) = g(x<br />

0)<br />

0<br />

y 0<br />

2011 Thomas Unkelbach Seite 1 von 3


• an der Stelle x<br />

0 die Steigung m besitzt ... /<br />

an der Stelle x<br />

0 eine Tangente t mit der Steigung m besitzt ... /<br />

an der Stelle x<br />

0 parallel zu einer Geraden g mit der Steigung m verläuft ... /<br />

an der Stelle x<br />

0 eine Tangente t besitzt, die parallel zu einer Geraden g mit der<br />

Steigung m verläuft ...<br />

• im Punkt ( x<br />

0<br />

| y0)<br />

die Steigung m besitzt ... /<br />

im Punkt ( x<br />

0<br />

| y0)<br />

eine Tangente t mit der Steigung m besitzt ... /<br />

im Punkt ( x<br />

0<br />

| y0)<br />

parallel zu einer Geraden g mit der Steigung m verläuft ... /<br />

im Punkt ( x<br />

0<br />

| y0)<br />

eine Tangente t besitzt, die parallel zu einer Geraden g mit der<br />

Steigung m verläuft ...<br />

• an der Stelle x<br />

0 eine Tangente mit<br />

f ′(x<br />

0<br />

) =<br />

m<br />

f (x<br />

0)<br />

= y 0 und<br />

f ′(x<br />

0<br />

) = m<br />

t (x) = m ⋅ x + n besitzt ... f (x<br />

0<br />

) = t(x<br />

0)<br />

und<br />

f ′(x<br />

0<br />

) = m<br />

• an der Stelle x<br />

0 eine Normale mit der Steigung m besitzt ... /<br />

an der Stelle x<br />

0 orthogonal / senkrecht zu einer Geraden g mit der Steigung m<br />

verläuft ...<br />

• im Punkt ( x<br />

0<br />

| y0)<br />

eine Normale mit der Steigung m besitzt ... /<br />

im Punkt ( x<br />

0<br />

| y0)<br />

orthogonal / senkrecht zu einer Geraden g mit der Steigung m<br />

verläuft ...<br />

• an der Stelle x<br />

0 eine Normale mit dem Funktionsterm<br />

f ′(x<br />

0)<br />

= −<br />

1<br />

m<br />

f (x<br />

0)<br />

= y 0 und<br />

1<br />

f ′(x<br />

0)<br />

= −<br />

m<br />

g (x) = m ⋅ x + n besitzt ... f (x<br />

0<br />

) = g(x<br />

0)<br />

und<br />

1<br />

f ′(x<br />

0)<br />

= −<br />

m<br />

• an der Stelle x<br />

0 die gleiche Steigung wie die Funktion g mit g (x) = ... besitzt ... f ′(x<br />

0<br />

) = g ′(x<br />

0)<br />

• an der Stelle x<br />

0 den Graph der Funktion g mit g (x) = ... berührt ... f (x<br />

0<br />

) = g(x<br />

0)<br />

und<br />

′(x<br />

) = g (x )<br />

• an der Stelle x<br />

0 den Graph der Funktion g mit g (x) = ... orthogonal/senkrecht<br />

schneidet ...<br />

f ′<br />

0 0<br />

f (x<br />

0<br />

) = g(x<br />

0)<br />

und<br />

1<br />

f ′(x<br />

0)<br />

= −<br />

g ′(x<br />

)<br />

• an der Stelle x<br />

0 einen Extrempunkt / Tiefpunkt / Hochpunkt besitzt ... f ′(x<br />

0<br />

) = 0<br />

• im Punkt ( x<br />

0<br />

| y0)<br />

einen Extrempunkt / Tiefpunkt / Hochpunkt besitzt ... f (x<br />

0)<br />

= y0<br />

und<br />

f ′(x<br />

0<br />

) = 0<br />

• an der Stelle x<br />

0 die x-Achse berührt ... f (x<br />

0<br />

) = 0 und<br />

f ′(x<br />

0<br />

) = 0<br />

0<br />

2011 Thomas Unkelbach Seite 2 von 3


• an der Stelle x<br />

0 einen Wendepunkt besitzt ... f ′′(x<br />

0<br />

) = 0<br />

• im Punkt ( x<br />

0<br />

| y0)<br />

einen Wendepunkt besitzt ... f (x<br />

0)<br />

= y0<br />

und<br />

f ′′(x<br />

0<br />

) = 0<br />

• an der Stelle x<br />

0 einen Wendepunkt / eine Wendetangente mit der Steigung m<br />

besitzt ...<br />

• im Punkt ( x<br />

0<br />

| y0)<br />

einen Wendepunkt / eine Wendetangente mit der Steigung m<br />

besitzt ...<br />

f ′(x<br />

0<br />

) = m und<br />

f ′′(x<br />

0<br />

) = 0<br />

f (x<br />

0)<br />

= y 0 und<br />

f ′(x<br />

0<br />

) = m und<br />

f ′′(x<br />

0<br />

) = 0<br />

• an der Stelle x<br />

0 eine Wendetangente mit<br />

t (x) = m ⋅ x + n besitzt ... f (x<br />

0<br />

) = t(x<br />

0)<br />

und<br />

f ′(x<br />

0<br />

) = m und<br />

f ′′(x<br />

0<br />

) = 0<br />

• an der Stelle x<br />

0 einen Sattel-/Terrassenpunkt besitzt ... f ′(x<br />

0<br />

) = 0 und<br />

f ′′(x<br />

0<br />

) = 0<br />

• im Punkt ( x<br />

0<br />

| y0)<br />

einen Sattel-/Terrassenpunkt besitzt ... f (x<br />

0)<br />

= y0<br />

und<br />

f ′(x<br />

0<br />

) = 0 und<br />

f ′′(x<br />

0<br />

) = 0<br />

2011 Thomas Unkelbach Seite 3 von 3

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