• Chapter 1 Studifinder - 1.8  Höhere Funktionen - Potenzfunktionen

      Aufgaben

      Datum Sep 28, 2026
      orca_hoeherefkt_potenzfkt_
      Potenzfunktionen
      8
      1
      Aufgabe 5
      Welche der folgenden Zuordnungsvorschriften kann zu einer antiproportionalen Funktion gehören?
      1.) f(x)= 735 x
      2.) f(x)=-2·x
      3.) f(x)=4· x-1
      4.) f(x)= 8 x2
      Kontrolle
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      Antiproportionale Zuordnungen besitzen Zuordnungsvorschriften der Form f(x)=a· 1 x bzw. f(x)= a x mit a∈ℝ \ {0}.
      Nur die Zuordnungsvorschriften 1.) ( f(x)= 735 x ) und 3.) ( f(x)=4· x-1 ) entsprechen diesem Kriterium. Bei 2.) tritt die Variable x in erster Potenz statt in der Potenz -1 auf, und bei 4.) tritt sie in der Potenz -2 statt -1 auf.
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      Video 7
      In diesem Video werden ausgehend von einem gegebenen Wertepaar einer proportionalen Funktion die fehlenden Einträge einer Wertetabelle bestimmt.
      Aufgabe 6
      Die folgende Tabelle soll die Funktionswerte einer proportionalen Funktion f:ℝ→ℝ enthalten. Füllen Sie sie entsprechend aus.
      x     2    3 8 15 100 5000
      f(x)     5   
      Kontrolle
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      Eine proportionale Funktion folgt immer einer Zuordnungsvorschrift f(x)=a·x mit a∈ℝ. Da hier durch den ersten Eintrag in der Tabelle vorgegeben ist, dass f(2)=a·2=5 gilt, muss a= 5 2 =2,5 sein. Man erhält also die Zuordnungsvorschrift
      f(x)=2,5·x .

      Mit ihrer Hilfe kann man für alle Werte von x, die in der Tabelle aufgelistet werden, f(x) berechnen.
      Ein alternativer Rechenweg besteht darin, auszunutzen, dass bei proportionalen Funktionen das Verhältnis (also mathematisch: der Quotient) zwischen Funktionswert f(x) und Variable x konstant ist. Es muss also gelten:
      f( x1 ) x1 = f( x2 ) x2  .

      für zwei beliebige Stellen x1 und x2 und die dazugehörenden Funktionswerte f( x1 ) bzw. f( x2 ).
      Konkret heißt das, dass z. B. für x1 =2, f( x1 )=5 und x2 =3 gelten muss:
      5 2 = f(3) 3  .

      Diese Gleichung kann man nach f(3) auflösen:
      f(3)= 5 2 ·3=7,5 .

      Auch auf diese Art und Weise kann man sämtliche Werte berechnen, die in die Tabelle einzutragen sind.
      Unabhängig davon, welchen der beiden Rechenwege man wählt, erhält man folgende Tabelle:
      x 2 3 8 15 100 5000
      f(x) 5 7,5 20 37,5 250 12500

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      Video 8
      In diesem Video werden ausgehend von einem gegebenen Wertepaar einer antiproportionalen Funktion die fehlenden Einträge einer Wertetabelle bestimmt.
      Aufgabe 7
      Die folgende Tabelle soll nun die Funktionswerte einer antiproportionalen Funktion f:ℝ+ →ℝ enthalten. Füllen Sie sie entsprechend aus. Runden Sie jeweils auf drei Nachkommastellen.
      x     2    3 8 15 100 5000
      f(x)     5   
      Kontrolle
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      Eine antiproportionale Funktion folgt immer einer Zuordnungsvorschrift f(x)= a x mit a∈ℝ. Da hier durch den ersten Eintrag in der Tabelle vorgegeben ist, dass f(2)= a 2 =5 gilt, muss a=5·2=10 sein. Man erhält also die Zuordnungsvorschrift
      f(x)= 10 x

      Mit ihrer Hilfe kann man für alle Werte von x, die in der Tabelle aufgelistet werden, f(x) berechnen.
      Ein alternativer Rechenweg besteht darin, auszunutzen, dass bei antiproportionalen Funktionen der Funktionswert f(x) um den gleichen Faktor abnimmt wie x zunimmt.
      Es muss also gelten:
      f( x1 ) f( x2 ) = x2 x1  .

      für zwei beliebige Stellen x1 und x2 und die dazugehörenden Funktionswerte f( x1 ) bzw. f( x2 ).
      Konkret heißt das, dass z. B. für x1 =2, f( x1 )=5 und x2 =3 gelten muss:
      5 f(3) = 3 2  .

      Diese Gleichung kann man nach f(3) auflösen:
      f(3)=5· 2 3 ≈3,333 .

      Auch auf diese Art und Weise kann man sämtliche Werte berechnen, die in die Tabelle einzutragen sind.
      Unabhängig davon, welchen der beiden Rechenwege man wählt, erhält man folgende Tabelle:
      x 2 3 8 15 100 5000
      f(x) 5 3,333 1,25 0,667 0,1 0,002

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      Video 9
      In diesem Video werden die Schnittpunkte von zwei Potenzfunktionen bestimmt.
      Aufgabe 8
      Gegeben seien die Potenzfunktion f:ℝ→ℝ mit f(x)=3 x3 und die Potenzfunktion g:ℝ \ {0}→ℝ mit g(x)=3 x-3 .
      Berechnen Sie die Schnittpunkte der beiden Funktionen, falls vorhanden.
      Wenn es mehrere Schnittpunkte gibt, geben Sie zuerst die Lösung mit dem kleineren x-Wert ein.
      Erster Schnittpunkt:
      x1 =
          y1 =
      , falls vorhanden
      Zweiter Schnittpunkt:
      x2 =
          y2 =
      , falls vorhanden
      Überprüfen Sie anschließend Ihr Ergebnis, indem Sie die Graphen der Funktionen skizzieren.
      Kontrolle
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      Um Schnittpunkte zu finden, setzt man die beiden Funktionsvorschriften für x≠0 gleich:
      ⇔ 3 x3 = 3 x-3     | :3 ⇔ x3 = x-3     | · x3 ⇔ x6 = 1

      Es gibt also die beiden Lösungen:
      x1,2 =±1

      Man findet die Schnittpunkte daher an den Stellen x1 =-1 und x2 =1.
      Die dazugehörigen Funktionswerte erhält man, indem man die x-Werte in eine der beiden Funktionsvorschriften einsetzt:
      y1 = f( x1 )=3·( x1 )3 =3·(-1 )3 =-3 y2 = f( x2 )=3·( x2 )3 =3· 13 =3

      So ergeben sich die Schnittpunkte (-1;-3) und (1;3), wie auch in folgender Skizze deutlich wird:
      8_lv_funktionen_teil1_bild4.png

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      Aufgabe 9
      Gegeben seien die Potenzfunktionen f:ℝ \ {0}→ℝ mit f(x)=2 x-1 und g: ℝ0 + →ℝ mit f(x)= 4 5 · x 2 7 .
      Berechnen Sie den Schnittpunkt der beiden Funktionen. Runden Sie auf zwei Nachkommastellen.
      x=
      y=
      Fertigen Sie zusätzlich eine Skizze des Funktionsgraphen an.
      Kontrolle
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      Um Schnittpunkte zu finden, setzt man die beiden Funktionsvorschriften für x>0 (das entspricht dem gemeinsamen Teil der Definitionsbereiche) gleich:
      2 x-1 = 4 5 · x 2 7     | ·x ⇔ 2 = 4 5 · x 9 7     | · 5 4 ⇔ 10 4 = x 9 7     |  umschreiben ⇔ 5 2 = x9 7    |  mit  7  potenzieren ⇔ ( 5 2 )7 = x9 |  9,   x>0 ⇔ ( 5 2 ) 7 9 = x ⇔ x ≈ 2,03943

      Im letzten Schritt wurde ein Taschenrechner verwendet.
      Den dazugehörigen Funktionswert erhält man, indem man den Wert für x in eine der Funktionsvorschriften einsetzt:
      f( ( 5 2 ) 7 9 ) = 2· ( ( 5 2 ) 7 9 )-1 = 2· ( 5 2 )- 7 9 ≈0,98

      So ergibt sich der Schnittpunkt x≈2,04, y≈0,98, wie auch in folgender Skizze deutlich wird:
      8_lv_funktionen_teil1_bild5.png

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      Video 10
      In diesem Video wird das Symmetrieverhalten zweier Potenzfunktionen untersucht.
      Aufgabe 10
      Welche der folgenden Funktionen sind punktsymmetrisch zum Ursprung des Koordinatensystems?
      f1 :ℝ \ {0}→ℝ mit f1 (x)= 4 x5
      f2 :ℝ→ℝ mit f2 (x)=0,1· x6
      f3 : ℝ0 + →ℝ mit f3 (x)=2· x 1 2
      f4 :ℝ→ℝ mit f4 (x)=0,4·x
      Fertigen Sie zusätzlich eine Skizze des Funktionsgraphen an.
      Kontrolle
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      Nur die Graphen von f1 und f4 können punktsymmetrisch zum Ursprung des Koordinatensystems sein, wie man an folgender Skizze erkennt:
      8_lv_funktionen_teil1_bild6.png
      Wir prüfen rechnerisch nach, ob die Funktionen punktsymmetrisch zum Ursprung des Koordinatensystems sind: Wenn f(-x)=-f(x) gilt, so ist dies der Fall (siehe auch Lerneinheit Elementare Funktionen). Wir rechnen nach:
      f1 (-x) = 4 (-x )5 = 4 (-1 )5 · x5 = 4 (-1)· x5 = (-1)· 4 x5 = - f1 (x)

      Dies gilt für alle x≠0. Die Funktion f1 ist also punktsymmetrisch zum Ursprung des Koordinatensystems.
      Für f2 ergibt sich:
      f2 (-x) = 0,1·(-x )6 = 0,1·(-1 )6 · x6 = 0,1·1· x6 = f2 (x)

      Also gilt sogar für alle x≠0, dass - f2 (-x)≠ f2 (x) ist. Die Funktion f2 ist also nicht punktsymmetrisch zum Ursprung des Koordinatensystems.
      Die Funktion f3 ist eine Wurzelfunktion (bzw Potenzfunktion mit nicht-ganzzahligem Exponenten) und daher für x<0 gar nicht definiert. Sie kann daher auch nicht punktsymmetrisch zum Ursprung des Koordinatensystems sein.
      Für f4 ergibt sich:
      f4 (-x) = 0,4·(-x) = 0,4·(-1)·x = (-1)·0,4·x = - f4 (x)

      für alle x∈ℝ. Die Funktion f4 ist also punktsymmetrisch zum Ursprung des Koordinatensystems.
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      Aufgabe 11
      Gesucht ist eine Funktion f:ℝ→ℝ, die also auf ganz ℝ definiert sein soll. Sie soll zur y - Achse symmetrisch sein und durch den Punkt (1;2) verlaufen. Überlegen Sie sich mindestens zwei verschiedene Lösungen.
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      Da die Funktion auf ganz ℝ definiert sein soll, sind Potenzfunktionen mit negativem Exponenten ausgeschlossen, da sie für x=0 nicht definiert sind. Auch Wurzelfunktionen und Potenzfunktionen mit nicht-ganzzahligem Exponenten sind ausgeschlossen, da diese nicht für negative Werte von x definiert sind.
      Es bleiben also von den hier behandelten Funktionstypen nur Potenzfunktionen mit natürlichen Zahlen als Exponenten.
      Dass eine Potenzfunktion zur y - Achse symmetrisch ist, ist nicht der Fall, wenn ihr Exponent eine ungerade Zahl ist, wie man anhand der Applets und Abbildungen im Bereich Inhalte mit Erklärungen beispielhaft erkennen kann.
      Es kommen also Funktionen f:ℝ→ℝ mit Funktionsvorschriften der Art f(x)=a· xn mit a∈ℝ und n∈ℕ, n eine gerade Zahl, in Frage.
      Hier gibt es keine eindeutige Lösung, sondern mehrere Funktionen, die durch den Punkt (1;2) verlaufen.
      Betrachten wir als erstes Beispiel die Funktion f:ℝ→ℝ mit f(x)=a· x2 . Damit sie durch den Punkt x=1, f(x)=2 verläuft, muss gelten:
      2 = a· 12 2 = a

      Die Funktion f:ℝ→ℝ mit f(x)=2 x2 erfüllt also alle Anforderungen.
      Betrachten wir als weiteres Beispiel die Funktion f:ℝ→ℝ mit f(x)=a· x4 . Damit sie durch den Punkt x=1, f(x)=2 verläuft, muss gelten:
      2 = a· 14 2 = a

      Auch die Funktion f:ℝ→ℝ mit f(x)=2 x4 erfüllt also alle Anforderungen.
      Wenn man weiter sucht, findet man heraus, dass auch f:ℝ→ℝ mit f(x)=2 x6 , f(x)=2 x8 , f(x)=2 x10 und so weiter die Bedingungen erfüllen.
      Das gilt für alle Funktionen f(x)=2 xn mit geraden natürlichen Exponenten, denn f(1)=2· 1n =2 für alle n∈ℕ.
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