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Symmetrieeigenschaften (elementar)

Beispiel:

Entscheide welche Symmetrie bei der Funktion f mit $f(x) =$ $3 x^{6} + 3 x^{4} + 9 x^{3} - 1$ vorliegt.

Da f sowohl gerade ( $3 x^{6}$ ) als auch ungerade Hochzahlen ( $9 x^{3}$ ) hat, besitzt ihr Schaubild keine Symmetrie zum Koordninatensystem.

Symmetrie bestimmen (allg.)

Beispiel:

Entscheide welche Symmetrie bei der Funktion f mit $f(x) =$ $1 + 2^{x^{2} + x}$ vorliegt.

Lösung einblenden

Wir betrachten einfach f(-x) und schauen dann, ob das zufällig wieder f(x) oder -f(x) ist:

f(-x) = $1 + 2^{{(- x)}^{2} + (- x)}$ = $1 + 2^{x^{2} - x}$ = $2^{x^{2} - x} + 1$

Wenn man das mit f(x) = $1 + 2^{x^{2} + x}$ = $2^{x^{2} + x} + 1$ vergleicht, kann man erkennen, dass f(-x) = $2^{x^{2} - x} + 1$
weder gleich f(x) = $1 + 2^{x^{2} + x}$ noch gleich -f(x) = $- (1 + 2^{x^{2} + x})$ = $- (2^{x^{2} + x} + 1)$ ist.

Es gilt also: f(-x) ≠ f(x) und f(-x) ≠ -f(x)

Somit liegt bei f keine Symmetrie zum KoSy vor.

Verhalten gegen ∞

Beispiel:

Bestimme das Verhalten der Funktion f mit f(x) = $- x^{2} - 3 x - 2$ für x → -∞ und für x → ∞.

Lösung einblenden

Weil für (betragsmäßig) sehr große x-Werte der erste Potenzterm mit dem höchsten Exponent $- x^{2}$ immer (betragsmäßig) größere Funktionswerte als die anderen Potenzterme hat, genügt es nur dessen Verhalten für x → ± ∞ zu untersuchen.

x → - ∞

Da der Exponent bei $- x^{2}$ gerade ist, hat $x^{2}$ ein positives Vorzeichen, wenn man was negatives für x einsetzt. Multipliziert mit $- 1$ erhalten wir so also ein negatives Vorzeichen:

Somit: x → - ∞ ⇒ $- x^{2}$ → $- \infty$

Also gilt auch: x → - ∞ ⇒ $- x^{2} - 3 x - 2$ → $- \infty$

x → + ∞

$x^{2}$ hat natürlich immer ein positives Vorzeichen, wenn man was positives für x einsetzt. Multipliziert mit $- 1$ erhalten wir so also ein negatives Vorzeichen:

Somit: x → + ∞ ⇒ $- x^{2}$ → $- \infty$

Also gilt auch: x → + ∞ ⇒ $- x^{2} - 3 x - 2$ → $- \infty$

Term mit Grenzverhalten bestimmen

Beispiel:

Bestimme den Term einer Funktion, für dessen Graph folgende Bedingungen erfüllt sein müssen:

der Grad von f muss mindestens 3 sein
Verhalten für x → -∞: f(x) → -∞
Verhalten für x → ∞: f(x) → -∞
f(1) = -1

Lösung einblenden

Da das Verhalten für x → -∞ und für x → +∞ gleich ist, muss der Grad einer solchen Funktion gerade, weil es ja nur bei ungeraden Hochzahlen einen Unterschied macht, ob man postive oder negative Werte für x in eine Potenz einsetzt. Und weil der Grad ja mindestens 3 sind muss nehmen wir am besten 4 als Grad.

Für f(x) = $- x^{4}$ wäre also das Grenzverhalten und der Mindestgrad passend.

f(1) = $- 1^{4}$ = -1 passt zufällig auch schon.

Ein möglicher Funktionsterm wäre somit: $f(x) =$ $- x^{4}$

Dieser funktionierende Term ist im roten Graphen eingezeichnet