Lösungen

 

Aufgabe 2

Aufgabe 3

 

Zu 1.)

Skizze

 

gegeben sind die Funktionen: g(x) = 2 * x + 1 und f (x) = x² - 3 * x + 2

 

 

Nun muss man die Terme der Funktionen gleichsetzen, um mit Hilfe der Mitternachtsformel ihre gemeinsamen Schnittpunkte errechnen zu können:

 

g(x) = f (x)

2 * x + 1 = x² - 3 * x + 2

- 5 * x + 1 = 0

x1 = 4,8

x2 = 0,21

Somit wurde bewiesen, dass sich die Funktionen an 2 Punkten schneiden, das heißt die Gerade g(x) ist im Bezug auf die Parabel f (x) eine Sekante.

Um nun noch die Koordinaten der Schnittpunkte zu berechnen, setzt man einfach die eben erhaltenen x - Werte der Schnittpunkte in eine der 2 Funktionsgleichungen ein und erhält dann die y - Werte.

 

 

 

y1= 2 * x + 1 = 2 * (4,8) + 1 = 10,6

y2 = 2 * x + 1 = 2 * (0,21) + 1 = 1,42

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Zu 2.)

Skizze

 

gegeben sind die Funktionen: h(x) = 2 * x + 1 und f (x) = x² - 2 * x + 2

 

 

Nun muss man die Terme der Funktionen gleichsetzen, um mit Hilfe der Mitternachtsformel ihre gemeinsamen Schnittpunkte errechnen zu können:

 

 

 

 

 

 

 

 

Somit wurde bewiesen, dass sich die Funktionen an 2 Punkten schneiden, das heißt die Gerade h(x) ist im Bezug auf die Parabel f (x) eine Sekante.

 

h(x) = f (x)

2 * x + 1 = x² - 2 * x + 2

- 4 * x + 1 = 0

x1 = 3,73

x2 = 0,27

Um nun noch die Koordinaten der Schnittpunkte zu berechnen, setzt man einfach die eben erhaltenen x - Werte der Schnittpunkte in eine der 2 Funktionen ein und erhält dann die y - Werte.

 

y1= 2 * x + 1 = 2 * (3,73) + 1 = 8,46

y2 = 2 * x + 1 = 2 * (0,27) + 1 = 1,54

 

Damit aus der Geraden h(x) nun eine Tangente wird, darf die Gleichung, die durch das Gleichsetzen von h(x) und f (x) entstanden ist nur eine Nullstelle haben (das heißt: die Diskriminate der Mitternachtsformel muß 0 sein) !

Und da laut der Aufgabenstellung nur der Schnittpunkt mit der y - Achse geändert werden darf,

heißt das, dass sich nur t (y = m * x + t) ändern soll.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

h(x) = f (x)

2 * x + t = x² - 2 * x + 2

- 4 * x + 2 - t = 0

D = (4)² - 4 * 1 * (2 - t) = 0

0 = 16 - 4 * (2 - t)

0 = 16 - 8 + 4 * t

4 * t = - 8

t = - 2

 

Damit weiß man, wenn man h(x) um eine Einheit auf der y - Achse nach oben verschiebt, dass aus h(x) im Bezug auf
f (x) eine Tangente wird.

Die Nullstelle der Gleichung, die durch das Gleichsetzen von der verschobenen h(x) und f (x) entsteht, entspricht der Berührstelle der beiden.

 

 

 

 

 

 

 

h(x) = f (x)

2 * x - 2 = x² - 2 * x + 2

- 4 * x + 4 = 0

x1 = 2

y1 = 2 * 2 - 2 = 2

Skizze

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Zu 3.)

Skizze

 

gegeben sind die Funktionen: g(x) = m * x - 3 (wir wissen ja, dass die Gerade die y - Achse auf jeden Fall im Punkt (0/-3) schneidet) und p (x) = x² - x - 1,5

 

 

Damit aus der Geraden g(x) nun eine Tangente wird, darf die Gleichung, die durch das Gleichsetzen von g(x) und p (x) entstanden ist nur eine Nullstelle haben (dass heißt: die Diskriminate der Mitternachtsformel muß 0 sein) !

Somit setze ich für die mir unbekannte Steigung der Geraden eine Variable ein und errechne diese dann mit Hilfe der Mitternachtsformel.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Also ist die Steigung der Geraden g entweder m = 1,45 oder m = - 3,45, wenn sie die Funktion p (x)berührt .

 

g(x) = p (x)

m * x - 3 = x² - x - 1,5

+ (-1 - m) * x + 1,5 = 0

D = (- 1 - m)² - 4 * 1 * 1,5 = 0

0 = (- 1 - m)² - 6

0 = 1 + 2 * m + m²- 6

0 = m² + 2 * m - 5

m 1 = 1,45

m 2 = - 3,45

 

Skizze
m = 1,45
m = - 3,45

 

 

b)

Damit nun aus der Geraden g(x) eine Sekante wird, muß die Gleichung, die durch das Gleichsetzen von g(x) und p (x) entstanden ist nun 2 Nullstellen haben (dass heißt: die Diskriminate der Mitternachtsformel muß größer als 0 sein) !

Somit setze ich für die mir unbekannte Steigung der Geraden wieder eine Variable ein und rechne diese dann mit Hilfe der Mitternachtsformel so aus, dass D > 0 ist.

 

 

 

 

 

 

 

Aus derLösung der Gleichung schließe ich auf die der Ungleichung:

D > 0 , wenn m < - 3,45 oder größer als 1,45 ist - (an einer Skizze sichtbar !)

sollte m > - 3,45, aber noch kleiner als 1,45 sein, so ist g(x) eine Passante.

 

g(x) = p (x)

m * x - 3 = x² - x - 1,5

+ (-1 - m) * x + 1,5 = 0

D = (- 1 - m)² - 4 * 1 * 1,5 > 0

0 < (- 1 - m)² - 6

0 < 1 + 2 * m + m²- 6

0 < m² + 2 * m - 5

m 1 = 1,45

m 2 = - 3,45

Skizze mit Probe

m < 1,45 hier: m = 1

somit würde g(x) keine Sekante sein, sondern eine Passante.

m > - 3,45 hier: m = - 2

somit würde g(x) keine Sekante sein, sondern eine Passante.

Und damit ist Aufgabe c) bereits gelöst !

 

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