Archiv für Mai, 2010

Funktionen mit Parameter


12 Mai
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Eine Funktion dritten Grades mit Parameter

Wenn eine Funktion f(x) in ihrer Definition auch einen Parameter t (oder k oder noch anders benannt) enthält, schreibt man f_t(x) statt f(x). Der Parameter sollte zunächst nicht weiter stören: Alles, was man mit „normalen” Funktionen machen kann, geht auch mit Parameterfunktionen, z. B. die Ableitung ausrechnen, etwa so:

Bei der Kurvendiskussion müsst Ihr dann aber aufpassen, weil z. B. die Existenz von Nullstellen (der Funktion oder der 1. oder 2. Ableitung) vom Parameter abhängig sein kann. Wählt man z. B. in obiger Funktion den Parameter t=0, dann hat die Ableitung {f_0}'(x) = 3x^2 + 4 keine Nullstelle, und f_0(x) damit keine Extrema.

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Zahlenmengen


06 Mai
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Hier gibt es mal eine Übersicht über die Zahlenmengen, mit denen Ihr auf der FOS arbeitet:

: die natürlichen Zahlen; .
Vorsicht: Manche Lehrbücher definieren so, dass 0 dazu gehört. Diese Bücher schreiben dann oder für die Menge der natürlichen Zahlen ohne 0.

: die natürlichen Zahlen mit Null;

: die ganzen Zahlen;

: die Bruchzahlen (Quotienten):

: die reellen Zahlen; die sind eine echte Obermenge von und enthalten z. B. und die Euler-Zahl e. Streng mathematisch kann man jede reelle Zahl x als Grenzwert einer Folge von Zahlen aus betrachten.

Es gilt .

Mit Hilfe des Cantorschen Diagonalisierungsverfahrens kann man zeigen, dass es „genauso viele” Bruchzahlen wie natürliche Zahlen gibt, die Mengen also „gleich groß sind”. Dabei muss man mit Größenangaben von unendlichen Mengen immer aufpassen. Was und gemeinsam haben, ist, dass sie abzählbar unendlich sind (man kann also eine unendlich lange Liste der in der Menge enthaltenen Zahlen aufschreiben, in der jede Zahl irgendwann auftauchen wird). Im Vergleich dazu ist überabzählbar unendlich groß.

Zusammenfassung: Lineare Gleichungssysteme


06 Mai
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Lineare Gleichungssysteme lernt Ihr in der 11. Klasse kennen — braucht sie aber vor allem in der 12. Klasse für Aufgaben, bei denen bestimmte Eigenschaften einer Funktion gegeben sind und Ihr berechnen sollt, wie die Funktion „aussieht”, also wie ihre Funktionsdefinition lautet. Das einfachste denkbare Beispiel dafür wäre von dieser Art:

Welche lineare Funktion besitzt einen Graph, der durch die Punkte (0; 0) und (1; 1) geht?

Und die Antwort darauf ist dann: Die Funktion . Die richtige Antwort sieht man leicht, und Ihr könnt diese Aufgabe auch ohne Gleichungssysteme lösen: Die Steigung muss sein, also , und Einsetzen eines der Punkte ergibt t=0.

Allgemein könntet Ihr bei dieser Aufgabe ansetzen: (das ist die allgemeine Form einer linearen Funktion), und wenn Ihr die beiden gegebenen Punkte (0; 0) und (1; 1) einsetzt, erhaltet Ihr

Das ist ein Beispiel für ein lineares Gleichungssystem mit den beiden Unbekannten m und t, und das schauen wir uns jetzt systematischer an.

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Quadratische Ergänzung


01 Mai
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So funktioniert quadratische Ergänzung (wenn man quadratische Funktionen auf Scheitelpunktform bringen will und sich die Formel dafür nicht merken kann):

  • Los geht es immer mit einer quadratischen Funktion in Standardform, z. B.
    f(x) = 2x^2+6x-1
  • Der erste Schritt ist, im Beispiel die 2 vor dem x² auszuklammern:
    f(x) = 2(x^2+3x-0,5)
  • Jetzt muss man sich überlegen, wie die 1. oder 2. binomische Formel funktioniert: (a+b)^2=a^2+2ab+b^2 bzw. (a-b)^2=a^2-2ab+b^2. Nach dem Ausklammern geht es vorne immer mit x^2 los, also ist a=x. In der Mitte muss jetzt 2ab oder -2ab stehen — wir finden da im Beispiel 3 x, damit muss b=3/2=1,5 sein.
    f(x)=2( (x+1,5)^2-1,5^2-0,5)
    (denn es gilt: )
  • Jetzt noch die konstanten Teile ausrechnen, und das Ergebnis steht da:

Mit den Formeln für die Scheitelpunktform geht das natürlich schneller:

Hier noch mal die „Bastelanleitung” für die quadratische Ergänzung in allgemeiner Form für die Funktion :

  1. ausklammern:
  2. in der Klammer aus „ein Quadrat machen”:
  3. zusammenfassen:
  4. und konstanten Teil ausmultiplizieren, ergibt schließlich

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