Funktionsbegriff
Abschnittsübersicht
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Chapter 1 Studifinder - 1.5 Elementare Funktionen - Funktionsbegriff Inhalte mit Erklärungen
Datum Sep 28, 2026orca_elmtfkt_fktbegriff_Funktionsbegriff51bereich_3Bemerkungen
Definition 1definition_1
Gegeben sei eine Menge , genannt Definitionsmenge, und eine Menge , genannt Zielmenge. Eine Funktion ordnet jedem Element genau ein Element zu. Man schreibt:
- In der Mathematik ist diese allgemeine Definition einer Funktion sehr nützlich. Hier im Kurs wird im weiteren Verlauf mit Funktionen gearbeitet, bei denen und Teilmengen von sind.
- Statt Definitionsmenge ist es auch üblich, Definitionsbereich zu sagen. Entsprechend wird statt Zielmenge auch Zielbereich genutzt.
Wir vereinbaren folgende Bezeichnungen: heißt Variable, heißt Funktionswert. Die Bezeichnungen unabhängige Variable für und abhängige Variable für sind ebenfalls gebräuchlich. Die Menge wird auch Zielmenge genannt.
Die Funktionsvorschrift kann man auf verschiedene Weise angeben. Gebräuchlich ist für
In der Mathematik bezeichnet man die unabhängige Variable oft mit . In der Praxis heißen Variablen aber oft anders, zum Beispiel wird in der Physik für die Zeit verwendet. Auch innerhalb der Mathematik können andere Variablennamen auftauchen.
Zum Beispiel gibt für alle dieselbe Funktion wie oben an. Mit bezeichnet man die Funktion als mathematisches Objekt und bezeichnet den Funktionswert an der Stelle . Manchmal wird auch etwas lasch von der Funktion gesprochen, wenn daraus keine Missverständnisse entstehen.
Eine reellwertige Funktion wird durch zwei Vorgaben festgelegt: die Definitionsmenge und die Funktionsvorschrift. Nur wenn beide Vorgaben übereinstimmen, sind zwei Funktionen gleich.
In der Mathematik definiert man reellwertige Funktionen oft über ihre maximale Definitionsmenge. Dabei reduziert man die reellen Zahlen um die Menge an Zahlen, die für nicht in die Funktionsvorschrift eingesetzt werden dürfen. Zum Beispiel ist die maximale Definitionsmenge für die Funktionsvorschrift damit , da man nicht durch Null teilen darf. Ein anderes Beispiel wäre die maximale Definitionsmenge zu der Funktionsvorschrift . Wir schließen also alle negativen Zahlen aus der Definitionsmenge aus, da wir im Reellen keine Wuzel aus negativen Zahlnen ziehen können.
Bemerkung
Definition 2definition_2
Seien Mengen. Seien und zwei Funktionen. Die Funktionen und heißen gleich, wenn und und wenn für jedes gilt:- Zwei Funktionen sind also gleich, wenn sie gemeinsame Definitions- und Zielmengen haben und in allen Funktionswerten übereinstimmen.
Die Festlegung der Gleichheit unterscheidet sich von der Schulmathematik, in der die Funktion oft mit der Termdarstellung identifiziert wird und der Definitionsbereich eine untergeordnete Rolle spielt.Ab jetzt wird immer als Teilmenge von und, soweit nichts anderes angegeben ist, gewählt. Insbesondere sind alle betrachteten Funktionen reellwertig. Bemerkungen
Definition 3definition_3
Sei eine Funktion. Sind und Teilmengen von , so spricht man von einer reellwertigen Funktion.- Bei zwei Funktionen und sind die Zielmengen gleich. Für die Gleichheit von solchen Funktionen müssen also nur die Definitionsmengen und die Funktionswerte überprüft werden.
- Es sieht vielleicht ungewohnt aus, dass wir in der Definition als Zielmenge nicht ganz nehmen, sondern eine Teilmenge. Es wird aber später klar, warum das nützlich ist, wenn in der Lerneinheit Umkehrfunktionen besprochen werden.
Beispiel 1beispiel_1Genauer gesagt sind zwei Funktionen genau dann gleich, wenn sie dieselbe Definitionsmenge sowie dieselbe Zielmenge haben und wenn sie für alle in der gemeinsamen Definitionsmenge dieselben Funktionswerte liefern. Die Funktionsvorschriften selbst können sich aber in der Darstellung, wie im letzten Beispiel gezeigt, unterscheiden.
Die Funktionen
sind nicht gleich, da die Definitionsmengen verschieden sind. Die Funktionen
sind nicht gleich, da die Funktionsvorschriften verschieden sind. Offensichtlich gilt nur, genau dann wenn oder ist. Es gilt also nicht für alle Argumente . Die Funktionen
sind gleich. Sie haben die gemeinsame Definitionsmenge und für jedes aus gilt
also .
Bemerkung
Definition 4definition_4
Sei eine Funktion mit in . Der Graph von ist die Menge der Wertepaare mit :
- Der Graph ist eine Teilmenge des , wobei die x-y-Ebene darstellt.
Ein Graph gibt anschauliche Informationen über den Funktionsverlauf. Wenn zwei Funktionen übereinstimmen, dann stimmen auch ihre Graphen überein.
Ein Schaubild, das in der Schule Funktionsgraph heißt, stellt immer nur einen endlichen Ausschnitt der Punktmenge dar.
Beispiel 2beispiel_2
Bei der Funktion mit ist
Das heißt die Bedingung filtert aus allen Paaren eine bestimmte Teilmenge von Punkten heraus.
Es gilt .
Durch die Gleichung wird „implizit“ eine Funktion festgelegt, nämlich die, für die gilt.
Graphen von Funktionen als Teilmengen des haben eine besondere Eigenschaft: zu jedem gibt es genau ein , sodass gilt.
Geometrisch heißt das, dass vertikale Linien an jede Stelle den Graphen genau einmal schneiden.
Beispiel 3beispiel_3
mitDies nennt man auch den „Vertikale-Linie-Test“.
In den folgenden beiden Bildern sehen Sie Kurven (Teilmengen von ), die nicht Graphen einer Funktion sein können. Es gibt jeweils -Werte, denen zwei -Werte zugeordnet werden.
Im folgenden Bild sehen Sie eine Kurve, die den Graphen einer Funktion darstellen kann, obwohl es anschaulich -Werte gibt, die keinem -Wert zugeordnet werden. Dies wird durch die Einschränkung von auf die Menge erreicht.
Bemerkungen
Definition 5definition_5
Die Menge aller Funktionswerte in , die von für angenommen werden, wird als Wertemenge von bezeichnet.
Die Wertemenge ist eine Teilmenge der Zielmenge von .- Also liegt in der Wertemenge von , wenn es mindestens ein aus der Definitionsmenge von mit gibt.
- In der Schule ist es üblich, die Wertemenge mit zu bezeichnen statt mit . Hier im Kurs werden beide Schreibweisen genutzt.
- Statt Wertemenge wird auch Wertebereich verwendet.
- Hier wird die Wertemenge nur für reellwertige Funktionen definiert. In Lerneinheit 8 wird sie für beliebige Funktionen definiert.
Die Wertemenge der Funktion ist hier . Jedes hat genau zwei Urbilder nämlich und . Nur hat genau das eine Urbild .
Funktionen mit speziellen Eigenschaften bekommen besondere Namen, wie wir im Folgenden sehen werden.
Achtung: Die Aussage, dass Werte aus dem Wertebereich (Bilder) einer Funktion mindestens ein Urbild besitzen, schließt folgende Möglichkeiten ein: Es kann genau ein Urbild geben oder es können mehrere Urbilder auftreten.
Definition 6definition_6
Sei . Sei eine Funktion. Sei . Dann nennt man das Bild von . Umgekehrt sei mit für ein . Dann nennt man das Urbild von .
Definition 7definition_7
Sei . Seien und Funktionen mit der gleichen Definitionsmenge. Dann kann man die Summe, die Differenz und das Produkt der beiden Funktionen definieren durch:
Gilt für alle , dann kann man auch den Quotienten definieren als:
Beispiel 4beispiel_4
Gegeben seien die beiden Funktionen mit und . Wir bilden die neuen Funktionen (Summe und Produkt) mit Definitionsmenge . Die Wertemenge bleibt unverändert.
und
Beispiel 5beispiel_5
Gegeben seien die beiden Funktionen mit und mit der gemeinsamen Definitionsmenge
Die Quotientenbildung ist möglich, da für alle Argumente aus . Es ergibt sich folgende neue Funktion (Quotient) mit dem Definitionsbereich :
Bemerkung
Definition 8definition_8
Seien und Funktionen mit und Zielmenge . Ein Punkt heißt Schnittpunkt von und , genau dann wenn und gilt.- Auch Berührpunkte sind Schnittpunkte.
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