Funktionsscharen - Der Grundbaustein
Funktionsscharen entstehen, wenn du zu einer normalen Funktion einen Parameter (meist $a$) hinzufügst. Stell dir vor: Aus f(x)=x2 wird fa(x)=x2+a - und schon hast du unendlich viele Parabeln, die nur vertikal verschoben sind!
Der Parameter a bestimmt, wie sich die Funktionen unterscheiden. Bei fa(x)=x2+a bekommst du für a=2 eine um 2 Einheiten nach oben verschobene Parabel, für a=−1 eine um 1 Einheit nach unten verschobene.
Wichtiger Tipp: Im Taschenrechner gibst du Funktionsscharen so ein: fa(x)=x2+a∣1,3 - damit siehst du mehrere Funktionen gleichzeitig.
💡 Merke dir: Parameter verändern die Form oder Position der Grundfunktion - wie verschiedene Einstellungen am gleichen Gerät!
Untersuchung von Funktionsscharen
Die Nullstellen einer Funktionsschar findest du genauso wie bei normalen Funktionen - nur dass dein Ergebnis den Parameter a enthält. Bei fa(x)=ax3−x2 ergeben sich die Nullstellen x=0 und x=a1.
Für Extremstellen bildest du die erste Ableitung und setzt sie gleich null. Das Besondere: Deine Extrempunkte hängen vom Parameter ab! Der Tiefpunkt liegt dann bei (3a2∣−27a24).
Je größer a wird, desto näher rückt der Extrempunkt zum Ursprung - das ist die Dynamik von Funktionsscharen, die sie so spannend macht.
💡 Praxis-Tipp: Setze verschiedene a-Werte ein, um ein Gefühl für die Veränderungen zu bekommen!
Gemeinsame Punkte finden
Gemeinsame Punkte verschiedener Funktionen einer Schar findest du durch den Ansatz fa1(x)=fa2(x). Das führt meist zu einer Gleichung, die entweder a1=a2 ergibt (uninteressant) oder zu konkreten x-Werten.
Bei fa(x)=x3−ax2−x+a ergeben sich die gemeinsamen Punkte bei x=1 und x=−1 - egal welchen Parameter du wählst! Diese Punkte sind wie Fixsterne, um die sich alle Funktionen der Schar bewegen.
Mit dem Taschenrechner geht's schneller: Du verwendest den "Solve"-Befehl für f(1∣x)=f(2∣x) und bekommst direkt die Lösungen.
💡 Aha-Moment: Gemeinsame Punkte zeigen dir, wo sich alle Funktionen einer Schar "treffen" - unabhängig vom Parameter!
Ortskurven - Die Spur der Extrempunkte
Eine Ortskurve verbindet alle gleichartigen besonderen Punkte einer Funktionsschar - wie eine Straße, auf der alle Tiefpunkte liegen. Du findest sie in drei Schritten:
Zuerst bestimmst du den besonderen Punkt in Abhängigkeit von a, zum Beispiel TP(3a2∣−27a24). Dann löst du die x-Koordinate nach a auf: a=32x.
Schließlich setzt du diesen Ausdruck in die y-Koordinate ein und erhältst die Ortskurve g(x)=−27x216. Diese Funktion beschreibt den Weg aller Tiefpunkte!
💡 Visualisierung: Stell dir vor, du verfolgst den Tiefpunkt, während sich der Parameter ändert - die Ortskurve ist sein Pfad!