Mathe Klausur Nr.2 (EP Klasse 11): Ganzrationale Funktionen

Grundlagen: Grad und Nullstellen bestimmen

Bei ganzrationalen Funktionen musst du erstmal den Grad erkennen - das ist einfach der höchste Exponent, wenn du alle Klammern ausmultiplizierst. Bei f$x$ = ½x3x-9$$x+3²$x²+4$ zählst du die x-Faktoren: 1+1+2+2 = Grad 6.

Nullstellen findest du, indem du jeden Faktor gleich null setzt. Aus $x+3$² = 0 wird x = -3 mit Vielfachheit 2 (doppelte Nullstelle). Einfache Regel: Steht da $x-a$³, dann ist x = a eine dreifache Nullstelle.

Die Polynomdarstellung kriegst du durch Ausmultiplizieren aller Klammern - hier musst du systematisch vorgehen und nicht den Überblick verlieren.

Tipp: Faktoren wie $x²+4$ haben keine reellen Nullstellen, da x²+4 nie null werden kann!

Funktionsanalyse und Globalverhalten

Das Globalverhalten einer Funktion erkennst du am Grad und Vorzeichen des höchsten Koeffizienten. Bei f$x$ = x⁴-2x³-3x² ist der Grad 4 (gerade), also läuft der Graph von +∞ nach +∞.

Für die Symmetrie schaust du: Nur gerade Exponenten = Achsensymmetrie zur y-Achse, nur ungerade = Punktsymmetrie zum Ursprung. Gemischt = keine Symmetrie.

Nullstellen findest du durch Ausklammern: x⁴-2x³-3x² = x²$x²-2x-3$. Mit der p-q-Formel für x²-2x-3 = 0 bekommst du x = 3 und x = -1. Plus x = 0 als doppelte Nullstelle.

Beim Skizzieren hilfst du dir mit den Nullstellen und dem Globalverhalten - der Graph muss durch alle Nullstellen und sich entsprechend der Vielfachheit verhalten.

Merke: An doppelten Nullstellen berührt der Graph nur die x-Achse, an einfachen durchstößt er sie!

Graphen zuordnen und Eigenschaften verstehen

Bei der Graphenzuordnung achtest du auf charakteristische Merkmale: f$x$ = x³-x hat Grad 3 (verläuft von -∞ nach +∞) und drei Nullstellen bei x = 0, ±1. Das passt zu einem S-förmigen Verlauf.

g$x$ = x⁴-2x² ist achsensymmetrisch (nur gerade Exponenten) und hat eine doppelte Nullstelle bei x = 0 sowie einfache bei x = ±√2. Der Graph sieht aus wie eine nach oben geöffnete "Badewanne".

Funktionseigenschaften zu kombinieren ist oft unmöglich: Eine Funktion mit Grad kleiner 3 kann maximal 2 Nullstellen haben - niemals 3. Quadratische Funktionen sind Parabeln, lineare sind Geraden.

Wenn du eigene Funktionen mit bestimmten Eigenschaften finden sollst, fang einfach an: Für 3 Nullstellen bei x = 1, 2, 3 schreibst du f$x$ = x-1$$x-2$$x-3.

Praxistipp: Zeichne dir die Eigenschaften als Checkliste auf - das verhindert Denkfehler!

Realitätsbezug: Von Sektgläsern bis Skipisten

Anwendungsaufgaben sind oft einfacher als sie aussehen. Beim Sektglas erkennst du die typische Form einer Parabel - also eine quadratische Funktion wie f$x$ = ax² + bx + c.

Bei der Snowboardpiste liest du erstmal die Koordinaten ab: Start bei (0|1980), Ziel bei (3400|1800). Die durchschnittliche Steigung berechnest du wie bei einer Geraden: $1800-1980$/$3400-0$ = -180/3400 ≈ -0,053.

Das negative Vorzeichen bedeutet: Es geht bergab! Aber eine durchschnittliche Steigung macht bei kurvigen Pisten wenig Sinn, weil mal steile, mal flache Abschnitte vorkommen.

Besser wäre es, die Piste in kleine Abschnitte zu teilen und für jeden die Steigung zu berechnen. So siehst du, wo es richtig steil wird oder wo du gemütlich cruisen kannst.

Realitätscheck: Überlege immer, ob dein Ergebnis im Sachzusammenhang Sinn macht!