12.2 Funktionen und Analysis

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Die vollständigen Aufgabenstellungen zu den jeweiligen Kapiteln findest du im Buch. Halte das Buch während der Bearbeitung bereit und wähle über die Aufgabennummer die passende Lösung aus. Die Nummerierung entspricht der Neuauflage 2026.

Aufgaben 1 bis 4

Aufgabe 1

Richtige Antwort: C) 11

Erklärung:
Gegeben ist:

f(x) = −2x + 5

Gesucht ist f(−3). Dafür wird −3 für x eingesetzt:

f(−3) = −2 · (−3) + 5

Zunächst wird multipliziert:

−2 · (−3) = 6

Dann:

6 + 5 = 11

Damit ist C) 11 richtig.

Merke: Um einen Funktionswert zu bestimmen, setzt du den gegebenen x-Wert in die Funktionsgleichung ein.

Aufgabe 2

Richtige Antwort: A) f(x) = 2x + 3

Erklärung:
Die Gerade verläuft durch die Punkte:

(−2|−1) und (1|5)

Zuerst wird die Steigung berechnet:

m = (5 − (−1)) : (1 − (−2))

m = 6 : 3

m = 2

Damit hat die Gerade zunächst die Form:

f(x) = 2x + b

Nun wird beispielsweise der Punkt (1|5) eingesetzt:

5 = 2 · 1 + b

5 = 2 + b

b = 3

Damit lautet die Funktionsgleichung:

f(x) = 2x + 3

Damit ist A) f(x) = 2x + 3 richtig.

Merke: Für eine Gerade gilt f(x) = mx + b. Bestimme zuerst die Steigung m und anschließend den y-Achsenabschnitt b.

Aufgabe 3

Richtige Antwort: D) S(3|−4)

Erklärung:
Gegeben ist:

f(x) = x² − 6x + 5

Um den Scheitelpunkt zu bestimmen, wird die quadratische Ergänzung verwendet:

x² − 6x + 5

Die Hälfte von −6 ist −3. Deshalb gilt:

x² − 6x = (x − 3)² − 9

Damit wird:

f(x) = (x − 3)² − 9 + 5

f(x) = (x − 3)² − 4

Aus der Scheitelpunktform lässt sich direkt ablesen:

S(3|−4)

Damit ist D) S(3|−4) richtig.

Merke: In der Form f(x) = (x − d)² + e liegt der Scheitelpunkt bei S(d|e).

Aufgabe 4

Richtige Antwort: B) f(x) = x³ − 2

Erklärung:
Der abgebildete Graph besitzt den typischen S-förmigen Verlauf einer kubischen Funktion.

Damit scheiden die linearen Funktionen A und E sowie die quadratische Funktion C bereits aus.

Es bleiben:

f(x) = x³ − 2

und

f(x) = x³ + 2

Der Graph schneidet die y-Achse bei:

y = −2

Für x = 0 gilt bei Antwort B:

f(0) = 0³ − 2 = −2

Bei Antwort D wäre dagegen:

f(0) = 0³ + 2 = 2

Der dargestellte Graph gehört daher zu:

f(x) = x³ − 2

Damit ist B) f(x) = x³ − 2 richtig.

Merke: Bei verschobenen Funktionen hilft häufig der Schnittpunkt mit der y-Achse, um ähnliche Graphen voneinander zu unterscheiden.

Aufgaben 5 bis 8

Aufgabe 5

Richtige Antwort: C) x₁ = −1 und x₂ = 5

Erklärung:
Gegeben ist:

f(x) = (x − 2)² − 9

Für die Nullstellen wird f(x) = 0 gesetzt:

(x − 2)² − 9 = 0

Zunächst werden 9 addiert:

(x − 2)² = 9

Nun wird die Wurzel gezogen:

x − 2 = ±3

Es entstehen zwei Fälle.

Erster Fall:

x − 2 = 3

x = 5

Zweiter Fall:

x − 2 = −3

x = −1

Die Nullstellen sind somit:

x₁ = −1 und x₂ = 5

Damit ist C) x₁ = −1 und x₂ = 5 richtig.

Merke: Beim Wurzelziehen aus einer quadratischen Gleichung musst du immer die positive und die negative Lösung berücksichtigen.

Aufgabe 6

Richtige Antwort: B) m = −1

Erklärung:
Gegeben sind die Punkte:

(2|3) und (6|−1)

Die Steigung einer Geraden berechnet sich mit:

m = (y₂ − y₁) : (x₂ − x₁)

Einsetzen:

m = (−1 − 3) : (6 − 2)

m = −4 : 4

m = −1

Damit ist B) m = −1 richtig.

Merke: Die Steigung einer Geraden ist die Änderung der y-Werte geteilt durch die Änderung der x-Werte.

Aufgabe 7

Richtige Antwort: D) f′(x) = 54 − 2/x³

Erklärung:
Gegeben ist:

f(x) = 1/x² + 54x − 98

Zunächst wird der Bruch als Potenz geschrieben:

1/x² = x⁻²

Damit lautet die Funktion:

f(x) = x⁻² + 54x − 98

Nun werden die Terme einzeln abgeleitet.

Für x⁻² gilt nach der Potenzregel:

−2 · x⁻³

Das entspricht:

−2/x³

Für 54x gilt:

54

Die Konstante −98 fällt beim Ableiten weg.

Damit ergibt sich:

f′(x) = −2/x³ + 54

Umgestellt:

f′(x) = 54 − 2/x³

Damit ist D) f′(x) = 54 − 2/x³ richtig.

Merke: Bei der Potenzregel gilt: xⁿ wird zu n · xⁿ⁻¹. Konstanten verschwinden beim Ableiten.

Aufgabe 8

Richtige Antwort: A) 1,5x² + 4x + C

Erklärung:
Gesucht ist das unbestimmte Integral:

∫ (3x + 4) dx

Die beiden Terme können getrennt integriert werden.

Für 3x gilt:

∫ 3x dx = 3 · x²/2

Das ergibt:

1,5x²

Für die Konstante 4 gilt:

∫ 4 dx = 4x

Zusätzlich muss bei einem unbestimmten Integral die Integrationskonstante C ergänzt werden.

Damit lautet die Stammfunktion:

1,5x² + 4x + C

Damit ist A) 1,5x² + 4x + C richtig.

Merke: Beim unbestimmten Integral gehört immer eine Integrationskonstante C zur Stammfunktion.

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