• Chapter 1 Studifinder - 1.5  Elementare Funktionen - Quadratische Funktionen

      Aufgaben

      Datum Sep 28, 2026
      orca_elmtfkt_quadratische_
      Quadratische Funktionen
      5
      3
      Aufgabe 5
      Von einer Parabel sei der Scheitelpunkt ( xs ; ys )=(-2;3) sowie der Punkt (5;7) bekannt.
      Wie lautet die Gleichung der Parabel?

      Was ist der graphische Zusammenhang der gesuchten Parabel und der Normalparabel?
      Kontrolle
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      Hierfür verwenden wir die Scheitelpunktform y=a(x- xs )2 + ys und setzen zunächst die Koordinaten des Scheitelpunkts ( xs ; ys )=(-2,;3) ein:
      y = a(x- xs )2 + ys ⇒   y = a(x-(-2 ))2 +3 ⇔   y = a(x+2 )2 +3.

      Um den Parameter a zu ermitteln, setzen wir die Koordinaten des zusätzlichen Punkts (5;7) in diese Gleichung ein und lösen nach a auf:
      7 = a(5+2 )2 +3 ⇔   7 = 49a+3 ⇔   4 = 49a ⇔    4 49 = a.

      Damit lautet die gesuchte Funktionsgleichung y= 4 49 (x+2 )2 +3 .
       
      Aus der Normalparabel ist diese Parabel durch Stauchung mit dem Faktor 4 49 und anschließendes Verschieben der Kurve um 2 Einheiten nach links und um 3 Einheiten nach oben entstanden.
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      Aufgabe 6
      Besitzen folgende quadratischen Funktionen Nullstellen?
      f: ℝ→ℝ,   f(x)=-3 x2 -2x+6 g: ℝ→ℝ,   g(x)=3 x2 -2x+6

      Stellen Sie die Scheitelpunktform her und veranschaulichen Sie sich die Graphen mit einer Zeichnung.
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      Für die Funktion f formen wir wie folgt um
      y = -3 x2 -2x+6 ⇔   y = -3( x2 + 2 3 x-2) ⇔   y = -3( x2 +2· 1 3 ·x+ ( 1 3 )2 - ( 1 3 )2 -2) ⇔   y = -3( (x+ 1 3 )2 - ( 1 3 )2 -2) ⇔   y = -3( (x+ 1 3 )2 - 1 9 - 18 9 ) ⇔   y = -3( (x+ 1 3 )2 - 19 9 ) ⇔   y = -3 (x+ 1 3 )2 + 19 3 .

      Wir erkennen, dass die Parabel nach unten geöffnet ist. Bezogen auf die Normalparabel ist sie nach oben verschoben und muss damit zwei Nullstellen besitzen, was folgendes Schaubild verdeutlicht:
      5_lv_loes_quadr1.png
      Bild 13 Graph der Funktion y=-3 x2 -2x+6 .
      Man hätte auch rechnerisch die Nullstellen bestimmen können, indem man y=0 setzt. Dann erhält man
      0=-3 x2 -2x+6   ⇔   0= x2 + 2 3 x-2.

      Für diese Gleichung erhält man mit der pq-Formel die beiden Lösungen
      x1,2 =- 1 3 ± 1 9 -(-2)=- 1 3 ± 20 3 .

      Somit existieren zwei Nullstellen, nämlich an den Stellen x1 =- 1 3 - 20 3 =-1,824 und x2 =- 1 3 + 20 3 =1,157.
      Für die Funktion g nimmt man folgende Umformungen vor
      y = 3 x2 -2x+6 ⇔   y = 3( x2 - 2 3 x+2) ⇔   y = 3( x2 -2· 1 3 ·x+ ( 1 3 )2 - ( 1 3 )2 +2) ⇔   y = 3( (x- 1 3 )2 - 1 9 + 18 9 ) ⇔   y = 3( (x- 1 3 )2 + 17 9 ) ⇔   y = 3 (x- 1 3 )2 + 17 3 .

      Diese Funktion ist nach oben geöffnet und auch nach oben verschoben und kann somit keine Nullstellen besitzen, was auch der zugehörige Graph veranschaulicht:
      5_lv_loes_quadr2.png
      Bild 14 Graph der Funktion f:ℝ→ℝ mit f(x)=3 x2 -2x+6 .
      Auch hier kann man versuchen y=0 zu setzen und potentielle Nullstellen mithilfe der pq-Formel berechnen:
      0=3 x2 -2x+6   ⇔   0= x2 - 2 3 x+2


      x1,2 = 1 3 ± 1 9 -2=- 1 3 ±- 17 9

      Da der Term unter der Wurzel negativ ist, gibt es hier keine reellen Lösungen für x und somit keine Nullstellen.
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      Aufgabe 7
      Besitzen folgende Parabeln Schnittpunkte?
      a) y=3(x+2 )2 +2,   y=-2(x+3 )2 -4 b) y=(x+1 )2 +1,   y=2(x-3 )2 -3

      Veranschaulichen Sie sich die Graphen mit einer Zeichnung.
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      a) Um Schnittpunkte zu bestimmen, setzen wir die beiden Funktionsgleichungen gleich und erhalten:
      3(x+2 )2 +2 = -2(x+3 )2 -4 ⇔   3 x2 +12x+12+2 = -2 x2 -12x-18-4 ⇔   3 x2 +12x+14 = -2 x2 -12x-22 ⇔   5 x2 +24x+36 = 0 ⇔    x2 + 24 5 x+ 36 5 = 0.

      Diese Gleichung kann man mithilfe der pq-Formel lösen und erhält
      x1,2 =- 12 5 ± 144 25 - 36 5 =- 12 5 ±- 36 25 .

      Da der Ausdruck unter der Wurzel negativ ist, existiert keine reelle Lösung. Die beiden Parabeln schneiden sich also nicht.
      Dies kann man auch ohne Rechnung direkt an einer Skizze der Funktionen erkennen. Hierzu erstellen wir aus der Scheitelpunktform direkt eine Zeichnung der jeweiligen Graphen in einem Koordinatensystem:
      5_lv_plot_parabelaufgabe_01.png
      Bild 15 Graphen der Funktionen y=3(x+2 )2 +2 und y=-2(x+3 )2 -4.
      Offensichtlich schneiden sich die ersten beiden Graphen nicht.
      b) Wir setzen wieder die Funktionsgleichungen gleich:
      (x+1 )2 +1 = 2(x-3 )2 -3 x2 +2x+1+1 = 2 x2 -12x+18-3 x2 +2x+2 = 2 x2 -12x+15 - x2 +14x-13 = 0 x2 -14x+13 = 0

      Diese Gleichung kann man mithilfe der pq-Formel lösen und erhält
      x1,2 =7±49-13=7±6.

      Somit ergeben sich zwei Schnittstellen. Eine bei x1 =1 und x2 =13.
      5_lv_plot_parabelaufgabe_02.png
      Bild 16 Graphen der Funktionen y=(x+1 )2 +1 und y=2(x-3 )2 -3.
      Auch zu dem Ergebnis, dass mindestens ein Schnittpunkt existiert, kann man durch das Skizzieren der Funktionen schnell gelangen. Jedoch würde man den zweiten Schnittpunkt eventuell übersehen, wenn man nur den Ausschnitt von x=-4 bis x=7 betrachtet. Das Tückische an dieser Skizze ist, dass Parabeläste häufig so weiter verlaufen, dass kein weiterer Schnittpunkt zu erwarten ist. Hier dagegen existiert ein zweiter Schnittpunkt, wie man an folgendem Ausschnitt erkennt:
      5_lv_plot_parabelaufgabe_03.png
      Bild 17 Graphen der Funktionen y=(x+1 )2 +1 und y=2(x-3 )2 -3.

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      Aufgabe 8
      Bestimmen Sie (ohne Differentialrechnung bzw. Ableitungen zu Hilfe zu nehmen) den Scheitelpunkt der Funktion f:ℝ→ℝ, f(x)=-2 x2 +2x+ 5 2 und geben Sie an, ob es sich um einen Hoch - oder Tiefpunkt handelt.
      Der Scheitelpunkt liegt an der Stelle xS =
      , yS =
      .
      Es handelt sich um einen
      Hochpunkt
      Tiefpunkt
      Kontrolle
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      Dazu führen wir den Funktionsterm in die Scheitelpunktform über:

      y = -2 x2 +2x+ 5 2 = -2( x2 -x- 5 4 ) = -2( x2 -2· 1 2 ·x+ ( 1 2 )2 - ( 1 2 )2 - 5 4 ) = -2( (x- 1 2 )2 - 1 4 - 5 4 ) = -2( (x- 1 2 )2 - 3 2 ) = -2 (x- 1 2 )2 +3

      Der Scheitelpunkt ist damit also S( 1 2 ;3) . Gemäß der Definition 2 muss es sich bei S um einen Hochpunkt handeln, da für den Vorfaktor -2<0 gilt.
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      Video 5
      In diesem Video wird für eine quadratische Funktion in Normalform der Scheitelpunkt bestimmt.
      Aufgabe 9
      Welche der folgenden Punkte liegen auf der Parabel y=- 1 2 x2 +3x+5?
      (0;5)
      (-1;10)
      (1; 15 2 )
      (3; 19 2 )
      (5;5)
      Kontrolle
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      Wir überprüfen durch Einsetzen:
      • (0;5):
        - 1 2 · 02 +3·0+5=5

        Also gehört dieser Punkt zum Graphen.
      • (-1;10):
        - 1 2 ·(-1 )2 +3·(-1)+5 = - 1 2 +2 = 3 2 ≠10

        Somit gehört dieser Punkt nicht dazu.
      • (1; 15 2 ):
        - 1 2 · 12 +3·1+5=- 1 2 +8= 15 2

        Dieser Punkt ist demnach Element des Graphen.
      • (3; 19 2 ):
        - 1 2 · 32 +3·3+5 = - 1 2 ·9+9+5 = - 9 2 +14 = - 9 2 + 28 2 = 19 2

        Auch der Punkt (3; 19 2 ) gehört damit zum Graphen.
      • (5;5):
        - 1 2 · 52 +3·5+5 = - 1 2 ·25+15+5 = - 25 2 +20 = - 25 2 + 40 2 = 15 2 ≠5

        Der letzte Punkt gehört demnach nicht zum Graphen.

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      Aufgabe 10
      Bestimmen Sie die Funktionsvorschriften der im Bild dargestellten Parabeln so genau wie möglich.
      5_lv_quadr_abl.png
      Bild 18
       
      Grüner Graph: f(x)=
      Orangefarbener Graph: f(x)=
      Roter Graph: f(x)=
      Blauer Graph: f(x)=
      Kontrolle
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      Vorbemerkung: Bei der Bestimmung der Funktionsvorschriften suchen wir nach Punkten (im Idealfall nach dem Scheitelpunkt), die einfach abzulesende Koordinaten zu haben scheinen. Aufgrund von Ungenauigkeiten in der Zeichnung oder beim Ablesen können Fehler auftreten, sodass die auf dieser Basis berechneten Funktionsgleichungen u.U. nur Näherungen darstellen.
       
      Grüner Graph
      Der Scheitelpunkt dieser Parabel ist der Punkt S1 (0;3,5) . Geht man von hier aus um eine Einheit nach rechts, erreicht man den Graphen wieder, wenn man um 1 4 Einheiten nach oben geht. Der Vorfaktor a ist damit 1 4  . Mit Hilfe der Scheitelpunktform y=a·(x- xS )2 + yS erhalten wir somit die Funktionsvorschrift f(x)= 1 4 (x-0 )2 +3,5= 1 4 x2 + 7 2  .
       
      Orangefarbener Graph
      Der Scheitelpunkt kann bei S2 (1,5;0) abgelesen werden. Des Weiteren scheint der Punkt (6,5;2,5) Element des Graphen zu sein. Wir verwenden also die Scheitelpunktform y=a·(x-1,5 )2 +0=a·(x-1,5 )2  , setzten die Koordinaten dieses Punkts ein und berechnen das noch fehlende a:
      2,5 = a·(6,5-1,5 )2 ⇔   2,5 = a· 52 ⇔   2,5 = a·25 ⇔    5 2 · 1 25 = a ⇔   a = 1 10 .

      Damit lautet die Funktionsgleichung y= 1 10 (x- 3 2 )2  .
       
      Roter Graph
      Den Scheitelpunkt des roten Graphens können wir als S3 (-2;-1,5) ablesen, d.h. die Funktionsgleichung muss y=a·(x+2 )2 -1,5 lauten, wobei a noch zu bestimmen ist. Gehen wir vom Scheitelpunkt aus um eine Einheit nach rechts, müssen wir um 2 Einheiten nach unten gehen, um wieder beim Graphen zu sein, d.h. es muss a=-2 gelten. Somit ergibt sich mit der Scheitelpunktform die Funktionsvorschrift f(x)=-2(x+2 )2 -1,5 .
       
      Blauer Graph
      Beim blauen Graph können wir den Scheitelpunkt nicht genau ablesen, sodass wir insgesamt drei Punkte zur Festlegung der Gleichung benötigen. Dazu stellen wir fest, dass die Parabel die y-Achse bei y=2,5 schneidet. Somit ist (0;2,5) der erste Punkt. Des Weiteren liegen die Punkte (2;1) und (-1;-0,5) auf dem Graphen. Diese setzen wir nun nacheinander in die allgemeine Funktionsvorschrift f(x)=a x2 +bx+c ein und berechnen die drei unbekannten Parameter a,b und c:
      2,5 = a· 02 +b·0+c ⇔    5 2 = c

      Damit haben wir unseren ersten Parameter c= 5 2 bestimmt.
      Setzen wir diesen sowie die Koordinaten des zweiten Punkts in die Ausgangsgleichung ein und lösen diese nach einer der noch unbekannten Variablen auf:
      1 = a· 22 +b·2+ 5 2 ⇔   - 3 2 = a·4+b·2 ⇔   - 3 2 -2b = a·4 ⇔   - 3 8 - 1 2 b = a

      Setzen wir nun die bisherigen Ergebnisse ( a=- 3 8 - 1 2 b sowie c= 5 2 ) und den dritten Punkt in die Ausgangsgleichung ein, erhalten wir:
      -0,5 = (- 3 8 - 1 2 b)·(-1 )2 +b·(-1)+ 5 2 ⇔   - 1 2 = - 3 8 - 1 2 b-b+ 5 2 ⇔   -3 = - 3 8 - 3 2 b ⇔   - 24 8 + 3 8 = - 3 2 b ⇔   - 21 8 = - 3 2 b ⇔   - 21 8 ·(- 2 3 ) = b ⇔    7 4 = b

      Damit ist b= 7 4  ,c= 5 2 und a=- 3 8 - 1 2 · 7 4 =- 3 8 - 7 8 =- 10 8 =- 5 4 und die Funktionsvorschrift lautet somit insgesamt
      f(x)=- 5 4 x2 + 7 4 x+ 5 2  .


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      Video 6
      In diesem Video wird aus einem Ausschnitt aus dem Funktionsgraphen die Funktionsvorschrift einer quadratischen Funktion bestimmt.
      Aufgabe 11
      Gegeben ist die quadratische Funktion

      f:ℝ→ℝ,   f(x)=-3 x2 +5x-10.

      Welche Werte auf der y-Achse werden nicht als Funktionswerte angenommen und welche Werte treten als Funktionswerte auf? Geben Sie für jeden Funktionswert y die Stellen x an, an denen dieser Funktionswert angenommen wird!
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      Zur Beantwortung der Frage führen wir die Funktionsvorschrift zunächst mithilfe der quadratischen Ergänzung in die Scheitelpunktform über:
      y = -3 x2 +5x-10 ⇔   y = -3( x2 - 5 3 x+ 10 3 ) ⇔   y = -3( x2 -2· 5 6 ·x+ ( 5 6 )2 - ( 5 6 )2 + 10 3 ) ⇔   y = -3( (x- 5 6 )2 - 25 36 + 120 36 ) ⇔   y = -3( (x- 5 6 )2 + 95 36 ) ⇔   y = -3 (x- 5 6 )2 - 95 12

      Da -3<0 gilt, ist die Parabel nach unten geöffnet und hat den Scheitelpunkt (Hochpunkt) bei ( 5 6 ;- 95 12 ) . Somit werden alle Werte y≤- 95 12 angenommen, während alle Werte y>- 95 12 als Funktionswerte nicht in Frage kommen.
       
      Um letztlich noch für jeden Funktionswert y die Stellen x anzugeben, an denen dieser Funktionswert angenommen wird, lösen wir die Gleichung nach x auf:
      y = -3 x2 +5x-10 ⇔   y = -3 (x- 5 6 )2 - 95 12 ⇔   y+ 95 12 = -3 (x- 5 6 )2 ⇔   - y 3 - 95 36 = (x- 5 6 )2

      Wir können die Wurzel ziehen, da wir nur Funktionswerte y betrachten mit y≤- 95 12  . Damit erhalten wir
      - y 3 - 95 36 = (x- 5 6 )2 ⇔   ±- y 3 - 95 36 = x- 5 6 ⇔   ±- y 3 - 95 36 + 5 6 = x ,

      und damit die Lösung der letzten Teilaufgabe: Setzt man in der letzten Gleichung ein beliebiges y≤- 95 12 ein, so erhält man die beiden zugehörigen x .

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      Aufgabe 12
      Besitzen die folgende Parabel und Gerade Schnittpunkte
      y=2 x2 -3x+1,   y=5x-4 ?

      Veranschaulichen Sie sich die Kurven mit einer Zeichnung.
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      Wir erstellen erneut eine Zeichnung der beiden Graphen in einem Koordinatensystem. Dazu müssen wir die quadratische Funktion jedoch erst in die Scheitelpunktform bringen, um schneller auf den Graphen zu kommen:
      y = 2 x2 -3x+1 ⇔   y = 2( x2 - 3 2 x+ 1 2 ) ⇔   y = 2( x2 -2· 3 4 x+ ( 3 4 )2 - ( 3 4 )2 + 1 2 ) ⇔   y = 2( (x- 3 4 )2 - 9 16 + 8 16 ) ⇔   y = 2( (x- 3 4 )2 - 1 16 ) ⇔   y = 2 (x- 3 4 )2 - 1 8 .

      Nun können wir die beiden Graphen zeichnen:
      5_lv_loes_schnitt3.png
      Bild 19 Graphen der Funktionen y=2 x2 -3x+1 (blau) und y=5x-4 (rot).
      Wir sehen anschaulich, dass sich die Gerade und die Parabel in zwei Punkten schneiden.
      Rechnerisch ergibt sich, wenn man die beiden Funktionsterme gleich setzt:
      2 x2 -3x+1 = 5x-4 2 x2 -8x+5 = 0 x2 -4x+ 5 2 = 0.

      Die pq-Formel liefert die Lösungen
      x1,2 =- -4 2 ± ( -4 2 )2 - 5 2 =2± 3 2

      und somit x1 ≈3,22 und x2 ≈0,78. Diese beiden Schnittpunkte der Parabel mit der Geraden stimmen mit der Skizze überein.
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      Aufgabe 13
      Suchen Sie nach dem Fehler:
      Gegeben sei g:ℝ→ℝ mit g(x)=2 x2 -12x+18 . Wo liegt der Scheitelpunkt der Parabel?
      Antwort: g(x)=2 x2 -12x+18=2·( x2 -6x+9)=2(x-3 )2  . Somit liegt der Scheitelpunkt bei (-3;0) .
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      Der Scheitelpunkt wurde falsch abgelesen, es liegt ein Vorzeichenfehler vor. Der Scheitelpunkt liegt bei ( xs ; ys )=(3;0) .
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      Aufgabe 14
      Suchen Sie nach dem Fehler:
      Bestimmen Sie den Scheitelpunkt der Funktion f:ℝ→ℝ mit f(x)= 1 2 x2 +6x+10 .
      Antwort:
      f(x) = 1 2 x2 +6x+10 = 1 2 x2 +2·3x+9-9+10 = ( 1 2 x+3)2 +1 .

      Der Scheitelpunkt ist also S(-3;1) .
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      Es wurde vergessen, den Vorfaktor von x2 vor der quadratischen Ergänzung auszuklammern. Die quadratische Ergänzung sowie der Scheitelpunkt sind daher falsch.
      Korrekte Lösung:
      y = - 1 2 ( x2 +12x+20) = 1 2 ( x2 +2·6x+36-36+20) = 1 2 ((x+6 )2 -16) = 1 2 (x+6 )2 -8.

      Somit ist der Scheitelpunkt S(-6;-8) .
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      Aufgabe 15
      Suchen Sie nach dem Fehler:
      Erläutern Sie, wie die Funktion h:ℝ→ℝ mit h(x)=(x-3 )2 -7 durch geometrische Abbildungen aus f:ℝ→ℝ mit f(x)= x2 entstanden ist:
      Antwort: f wurde um 3 in x-Richtung und um 7 in y-Richtung verschoben.
      Lösung anzeigen
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      Es liegt erneut ein Vorzeichenfehler vor: f wurde um -7 in y-Richtung verschoben, d.h. um 7 nach unten. Der Lösende dachte möglicherweise, man müsse auch das Vorzeichen des y-Achsenabschnitts umdrehen, um auf die entsprechende Verschiebung zu kommen.
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