Detaillierte Anleitung mit Methoden für Scheitelpunkt, Achsenabschnitte und Symmetrieachse
Um die Gleichung einer quadratischen Funktion aus ihrem Graphen zu bestimmen, identifizieren wir Schlüsselmerkmale wie den Scheitelpunkt, Achsenabschnitte oder die Symmetrieachse. Abhängig von den verfügbaren Informationen verwenden wir entweder die Scheitelpunktform oder die faktorisierte Form (Nullstellenform), um die Funktion zu bestimmen.
Allgemeine Form: \[ f(x) = ax^2 + bx + c \]
Scheitelpunktform: \[ f(x) = a(x - h)^2 + k \]
Wobei $(h, k)$ die Koordinaten des Scheitelpunkts sind. Der Zusammenhang zwischen den Formen ist wie folgt gegeben:
\[ h = \frac{-b}{2a}, \quad k = f(h) = c - \frac{b^2}{4a} \]Bestimmen Sie die quadratische Funktion $f$, deren Graph unten dargestellt ist:
1. Bestimmen Sie den Scheitelpunkt aus dem Graphen: $(h, k) = (0, 2)$.
2. Stellen Sie die Scheitelpunktform auf: \[ f(x) = a(x - 0)^2 + 2 = ax^2 + 2 \]
3. Verwenden Sie den Punkt $(1, 3)$, um $a$ zu bestimmen: \[ f(1) = a(1)^2 + 2 = 3 \Rightarrow a = 1 \]
Finale Funktion: \[ f(x) = x^2 + 2 \]
Bestimmen Sie die Funktion $g$ und berechnen Sie $g(-3)$:
1. Scheitelpunkt: $(0, -1)$. Scheitelpunktform: $g(x) = ax^2 - 1$.
2. Verwenden Sie den Punkt $(1, -2)$: \[ a(1)^2 - 1 = -2 \Rightarrow a = -1 \]
3. Gleichung: $g(x) = -x^2 - 1$.
4. Berechnen Sie $g(-3)$: \[ g(-3) = -(-3)^2 - 1 = -9 - 1 = -10 \]
Bestimmen Sie die Funktion $l$ und berechnen Sie deren x-Achsenabschnitte:
1. Scheitelpunkt $(2, 1) \Rightarrow l(x) = a(x - 2)^2 + 1$.
2. Verwenden Sie den y-Achsenabschnitt $(0, -7)$: \[ a(0 - 2)^2 + 1 = -7 \Rightarrow 4a = -8 \Rightarrow a = -2 \]
3. Finden Sie die x-Achsenabschnitte (setzen Sie $l(x) = 0$): \[ -2(x - 2)^2 + 1 = 0 \Rightarrow (x - 2)^2 = 1/2 \]
\[ x = 2 \pm \sqrt{1/2} \]Bestimmen Sie die Funktion $s$ in Standardform:
1. Verwenden Sie die faktorisierte Form mit den Abschnitten $(-1, 0)$ und $(2, 0)$: \[ s(x) = a(x + 1)(x - 2) \]
2. Verwenden Sie den y-Achsenabschnitt $(0, -4)$: \[ a(0 + 1)(0 - 2) = -4 \Rightarrow -2a = -4 \Rightarrow a = 2 \]
3. Standardform: \[ s(x) = 2(x^2 - x - 2) = 2x^2 - 2x - 4 \]
Bestimmen Sie $m(x)$, wenn die Symmetrieachse $x = -3$ ist:
1. Scheitelpunktform: $m(x) = a(x + 3)^2 + k$.
2. Erstellen Sie ein Gleichungssystem mit den Punkten $(-5, 0)$ und $(-2, -1,5)$:
\[ \begin{cases} a(-5 + 3)^2 + k = 0 \Rightarrow 4a + k = 0 \\ a(-2 + 3)^2 + k = -1,5 \Rightarrow a + k = -1,5 \end{cases} \]3. Subtraktion der Gleichungen ergibt: $3a = 1,5 \Rightarrow a = 0,5$. Dann ist $k = -2$.
4. Standardform: \[ m(x) = 0,5(x + 3)^2 - 2 = 0,5x^2 + 3x + 2,5 \]
Bestimmen Sie $w(x)$ in Standardform:
Mit $w(x) = ax^2 + bx + c$:
Lösen des Systems: $a = 1/2, b = -1/3$.
Finale Funktion: \[ w(x) = \frac{1}{2}x^2 - \frac{1}{3}x - \frac{1}{6} \]