WILLKOMMEN auf meinem Matheblog.
Meine Posts finden Sie am besten über das ALPHABETISCHE PUBLIKATIONSVERZEICHNIS, über die LABELS oder über SUCHEN. Vielleicht hilft auch das BLOG-ARCHIV.


Der Internet Explorer wird wahrscheinlich den mit TeX geschriebenen Teil nicht richtig interpretieren und anzeigen.

18.05.2011

Funktionen - Arten

Sicher mit Funktionen umgehen können, ist eines der grossen Ziele, die wir in der Mathematik verfolgen. Hier ein Überblick über die verschiedenen Funktionsarten.

Lineare Funktionen
Hier die allgemeine Funktionsgleichung und ein Beispiel:
Der Parameter a gibt die Steigung der Geraden an.
Der Parameter b gibt den y-Achsenschnittpunkt an.
Der Funktionsgraph sieht wie folgt aus.

Quadratische Funktionen
Hier zuerst die allgemeinen Funktionsgleichungen, und zwar der Reihe nach
  1. Die Grundform
  2. Die Scheitelform
  3. Die Produktform
Der Parameter a gibt den Grad der Öffnung der Parabel an (nach oben, nach unten).
Der Parameter c gibt den y-Achsenschnittpunkt an.
Der Parameter m gibt den x-Wert des Scheitelpunktes an.
Der Parameter n gibt den y-Wert des Scheitelpunktes an.
Die Parameter r und s geben die Nullstellen an.
Die Gleichungen können ineinander umgewandelt werden (ausmultiplizieren - quadratische Ergänzung - Bestimmung der Nullstellen).

Hier ein konkretes Beispiel.
 Der Funktionsgraph sieht wie folgt aus.

Potenzfunktionen
 Hier zuerst wieder die allgemeine Funktionsgleichung.
Der Parameter a gibt Auskunft über die Steilheit des Graphen.
Der Parameter d gibt Auskunft über die vertikale Verschiebung des Graphen.
Entscheidend ist auch der Parameter n (gerade oder ungerade).
Hier zwei konkrete Beispiele.
Der Funktionsgraph sieht wie folgt aus.


Rationale Funktionen
Wir studieren rationale Funktionen von der folgenden allgemeinen Form.
Der Parameter a informiert uns über die Streckung/Stauchung in vertikaler Richtung (gegenüber der Normalform).
Der Parameter b informiert uns über die Streckung/Stauchung in horizontaler Richtung (gegenüber der Normalform).
Der Parameter c informiert uns über die Verschiebung in horizontaler Richtung (wie viel?) (gegenüber der Normalform).
Der Parameter d informiert uns über die Verschiebung in vertikaler Richtung (gegenüber der Normalform).
Der Nenner informiert uns über die Polstelle(n).
d informiert uns über die horizontale Asymptote.

Hier ein einfaches Beispiel.
Hier der Funktionsgraph.

Wurzelfunktionen
Hier nur noch die Normalform als Graph.

Exponentialfunktionen
Hier nur noch die Normalform als Graph.


Logarithmusfunktionen
Hier nur noch die Normalform als Graph.


Trigonometrische Funktionen
Dazu verweise ich auf ein anderes Post.

Geraden - gegenseitige Lage

Zwei Geraden können im Raum wie folgt zueinander liegen:
  1. parallel
  2. zusammenfallend
  3. sich schneidend
  4. windschief
In der Ebene sind folgende gegenseitige Lagen möglich:
  1. parallel
  2. zusammenfallend
  3. sich schneidend
Wir wollen hier das Vorgehen beim Bestimmen der gegenseitigen Lage besprechen. Dabei beschränken wir uns auf dreidimensionale Probleme.

Die folgende Tabelle gibt einen Überblick.

parallelzusammenfallendschneidendwindschief
gleiche Richtunggleiche Richtungunterschiedliche Richtungunterschiedliche Richtung
kein Schnittpunktunendlich viele Schnittpunkteein Schnittpunktkein Schnittpunkt
gleiche Richtungunterschiedliche Richtung
Schnittpunkt(e) vorhanden

Aufgabe

Fertigen Sie eine Skizze der folgenden vier Geraden an. Aus der Skizze soll die gegenseitige Lage der Geraden gut ersichtlich sein.

Da gilt es im Prinzip 6 gegenseitige Lagen zu untersuchen, nämlich:
  1. Gegenseitige Lage der Geraden f und g
  2. Gegenseitige Lage der Geraden f und h
  3. Gegenseitige Lage der Geraden f und i
  4. Gegenseitige Lage der Geraden g und h
  5. Gegenseitige Lage der Geraden g und i
  6. Gegenseitige Lage der Geraden h und i
Fangen wir an

Gegenseitige Lage der Geraden f und g

Man sieht direkt, dass ein Richtungsvektor ein Vielfaches des anderen ist.
Die beiden Geraden sind also PARALLEL oder ZUSAMMENFALLEND.
Bestimmen wir nun deren Schnittmenge.
Die beiden Geraden haben unendlich viele Schnittpunkte. Sie sind also ZUSAMMENFALLEND.

Gegenseitige Lage der Geraden f und h

Die beiden Richtungsvektoren sind nicht kollinear. Also sind die beiden Geraden entweder SCHNEIDEND oder WINDSCHIEF.
Bestimmen wir nun deren Schnittmenge.
Die beiden Geraden haben einen SCHNITTPUNKT. S = (1/2/1)

Gegenseitige Lage der Geraden g und h

Weil f und g zusammenfallen, und f und h sich schneiden, SCHNEIDEN sich auch g und h in S = (1/2/1).

Gegenseitige Lage der Geraden f und i

Aufgrund der Richtungsvektoren sind sie entweder WINDSCHIEF oder SCHNEIDEND.
Bestimmen wir nun deren Schnittmenge.

Die beiden Geraden sind WINDSCHIEF.

Gegenseitige Lage der Geraden g und i

Weil f und i windschief sind, sind auch g und i WINDSCHIEF.

Gegenseitige Lage der Geraden h und i
Die beiden Geraden haben einen SCHNITTPUNKT. P = (4/8/-2)

Schaubild