Intro Funktionen
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Intro Funktionen \(1+1\)Datum Sep 28, 2026orca_elmtfkt_intro_Intro Funktionen50bereich_2Funktionsbegriff
Was ist eine Funktion?
Der Begriff der Funktion ist in der Mathematik sehr allgemein gefasst. Wir beschränken uns hier auf Funktionen, die eine reelle Zahl mithilfe einer Funktionsvorschrift in eine reelle Zahl überführen. Da die Zielmenge, in der die Funktionswerte liegen, hier also stets die reellen Zahlen sind, nennt man diese Funktionen reellwertige Funktionen.Die Definitionsmenge ist dabei ein wesentlicher Bestandteil der Definition einer Funktion, eine Funktionsvorschrift alleine reicht nicht aus! Mit dem Zeichen bezeichnet man eine Teilmenge. Der Ausdruck bedeutet also beispielsweise, dass die Definitionsmenge eine Teilmenge der reellen Zahlen umfasst.
Info 2 info_2
Gegeben sei eine Menge , genannt Definitionsmenge, und eine Menge , genannt Zielmenge. Eine Funktion ordnet jedem Element genau ein Element zu. Man schreibt:
Beispiel : Die Funktionen mit und sind gleich, da und gilt. Beispiel : Die Funktionen mit und mit sind zwei verschiedene Funktionen, da ihre Definitionsbereiche nicht gleich sind. Die Funktion beschreibt also nur den Teil der Funktion , der die Werte zwischen und für annimmt.
Info 3 info_3
Seien Mengen. Seien und zwei Funktionen. Die Funktionen und heißen gleich, wenn und und wenn für jedes gilt:\(1+1\)Datum Sep 28, 2026orca_elmtfkt_intro_Intro Funktionen50bereich_2Wertetabelle
Zu einer Funktion gehören also eine Definitionsmenge und eine Funktionsvorschrift, beispielsweise:
Den Verlauf einer Funktion kann man sich graphisch veranschaulichen. Zum Graph einer Funktion gehören sämtliche Wertepaare , für die gilt. Die Menge aller reellen Zahlenpaare bezeichnet man auch als , d.h. der Graph von ist eine Teilmenge des :
Zeichnen kann man dagegen meist nur einen kleinen Ausschnitt eines Graphen, der nicht notwendigerweise alle wesentlichen Eigenschaften der Funktion erkennen lässt. Um einen Funktionsgraphen zeichnen zu können, liefert eine Wertetabelle Anhaltspunkte.
Aufgabe 7 aufgabe_7
Ergänzen Sie folgende Wertetabelle gemäß der Funktionsvorschrift
18.7
8.7
3.825
2.7
1.2
0.7
1.2
2.7
6.825
18.7
Kontrolle
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\(1+1\)Datum Sep 28, 2026orca_elmtfkt_intro_Intro Funktionen50bereich_2 Folgende Wertetabelle wurde also für die Funktion mit der Funktionsvorschrift erstellt:
Daraus kann man nun einen Graphen erstellen.
Es fragt sich allerdings, wie man den Graph zwischen zwei Punkten „durchzeichnet“. Mit Computern kann man in kürzester Zeit sehr viele Wertepaare berechnen und sie als Punkte dicht nebeneinander einzeichnen, sodass der Eindruck einer durchgezogenen Linie entsteht:
Hat man keinen Computer zur Verfügung, muss man sich den Verlauf durch mathematische Überlegungen erschließen.
Aufgabe 8 aufgabe_8
Welche der folgenden Graphen können also zu der oben erstellten Wertetabelle gehören?
Graph a)
Graph b)
Graph c)
Kontrolle
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Nur Graph b) und c) kommen in Frage, denn man erkennt an der Wertetabelle, dass der niedrigste dort ausgerechnete Funktionswert bei liegen muss, was Graph a ausschließt. Die in der Wertetabelle ausgerechneten Funktionswerte stimmen sowohl mit Graph b) als auch mit Graph c) überein. Da die Unterschiede zwischen Graph b) und c) im Bereich liegen, der in der hier erstellten Wertetabelle nicht abgedeckt ist, kann man allein anhand dieser Wertetabelle nicht entscheiden, welcher der beiden Graphen zur Funktion gehört. Wie Sie sehen, kann man einen Graphen also nicht allein anhand einer Wertetabelle eindeutig einer Funktion zuordnen. Man muss weitere Überlegungen zu Definitionsmenge und Zuordnungsvorschrift anstellen, um den gesamten Verlauf eines Funktionsgraphen zu bestimmen. Zieht man zusätzlich die Zuordnungsvorschrift zu rate, die eine quadratische Funktion beschreibt, so erkennt man, dass von den gezeigten Graphen nur Graph b) zur angegebenen Funktion mit gehören kann (sieheWichtige Funktionen). Dies war hier aber nicht gefragt.\(1+1\)Datum Sep 28, 2026orca_elmtfkt_intro_Intro Funktionen50bereich_2Definitions- und Wertemenge
Zusätzlich zur Definitionsmenge kann man für jede Funktion eine Wertemenge ermitteln, der genau die Elemente der Zielmenge enthält, die als Werte vorkommen, wenn den Definitionsbereich „durchläuft“.
Info 4 info_4
Die Menge aller Funktionswerte in , die von für angenommen werden, wird als Wertemenge von bezeichnet.
Die Wertemenge ist eine Teilmenge der Zielmenge von .Vielleicht ist Ihnen an diesem Beispiel auch schon aufgefallen, dass es manchmal zwei oder mehr -Werte gibt, denen der gleiche Funktionswert zugeordnet wird, hier z.B. und :
Aufgabe 9 aufgabe_9
Betrachten Sie noch einmal die Funktion mit .
Welche Menge stellt die Wertemenge dar?Alle reellen Zahlen, also
Alle positiven reellen Zahlen, also
Folgende Teilmenge der reellen Zahlen:
Kontrolle
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Da der Term durch das Quadrieren keine negativen Werte annehmen kann, ist sein minimaler Wert Null (wenn ist). Die Funktion erreicht in diesem Fall ihr Minimum, also . Kleiner als wird sie nie (siehe auch Skizze der Funktion).
Da die Definitionsmenge ganz ist, kann beliebig große Werte annehmen. Dadurch kann auch der Funktionswert beliebig große Werte annehmen, weil er von der quadrierten (und somit stets positiven) Variable abhängt. Daher ist die Wertemenge, also die Menge aller Werte, die annehmen kann, .
Dies ist erlaubt, weil es der Definition einer Funktion nicht widerspricht. Nicht erlaubt hingegen ist, dass einem mehrere zugeordnet werden. Kurven, bei denen dies auftritt, können deshalb nicht Graphen einer Funktion sein. Ist dagegen eine Funktion, so hat immer genau einen Funktionswert. Ebenfalls erlaubt ist, dass für verschiedene Teilmengen der Definitionsmenge verschiedene Zuordnungsvorschriften genutzt werden, oder dass eine Funktion überall den gleichen Funktionswert annimmt. So sind folgende Beispiele erlaubte Funktionen:Beispiel 1Die Definitionsmenge muss auch nicht ganz umfassen, sondern kann beispielsweise auch nur aus den natürlichen Zahlen oder aus einem Intervall aus bestehen.
) ) 3 \(f:\mathbb{R} \rightarrow \mathbb{R} \, \text{mit} \quad \) \( f(x) = \begin{cases} x^2 & \quad \text{mit} \quad x \leq 0 \\ x^3 & \quad \text{mit} \quad x>0 \end{cases} \)Man kann an folgendem Test erkennen, ob eine Kurve Graph einer Funktion ist: Für jedes muss die Parallele zur -Achse durch die Kurve genau einmal schneiden. Dieser Test wir auch „Vertikale-Linie-Test“ genannt.
Aufgabe 10 aufgabe_10
Welche der folgenden Kurven können also zu einer Funktion mit einer Definitionsmenge gehören?
Graph a)
Graph b)
Graph c)
Graph d)
Kontrolle
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Nur die ersten beiden Graphen können zu Funktionen gehören, denn bei Graph c) und d) sind einigen -Werten mehrere verschiedene -Werte zugeordnet. Dass Graph a) nur für einen Teil der -Werte definiert ist, widerspricht hingegen der Definition einer Funktion nicht. Auch, dass in Graph b) zu fast allen -Werten zwei verschiedene -Werte gehören, wird von der Definition einer Funktion nicht ausgeschlossen.EinstiegsaufgabeSeite /
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