Quadratische Funktionen - Scheitel und Extremwert - Mathematikaufgaben

Minimum und Maximum anhand von Grafiken ablesen können, quadratische Funktionsgleichungen in die Scheitelform umwandeln können (quadratische Ergänzung) und rechnerisch den Scheitelpunkt ermitteln; Extremwertaufgaben/Optimierungsaufgaben - gemäß Lehrplan für 10.-12. Klasse

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Hilfe
  • Allgemeine Hilfe zu diesem Level
    Der tiefste Punkt (falls vorhanden) des Graphen zeigt ein Minimum an, der höchste (falls vorhanden) ein Maximum.

Kreuze richtig an.

graphik
Die Funktion hat an der Stelle das .
  • Nebenrechnung
Checkos: 0 max.
Weiß man, dass eine Parabel die x-Achse an den Stellen x1 und x2 schneidet, so kann man ihren Scheitel S leicht bestimmen:
  • xS = (x1 + x2) : 2
    Begründung: xS (also die x-Koordinate des Scheitels) liegt aus Symmetriegründen genau in der Mitte des Intervalls [x1 ; x2]
  • yS = p(xS)
    d.h. die y-Koordinate erhält man durch Einsetzen von xS in den Funktionsterm der Parabel
Man unterscheidet bei einer Parabel zwischen
  • Normalform   y = ax² + bx + c   ⇒ Ablesen des Schnittpunkts mit der y-Achse (0;c)
  • Scheitelform   y = a (x - xS)² + yS   ⇒ Ablesen des Scheitels S

Von der Normalform ausgehend erhält man die Scheitelform mithilfe der quadratischen Ergänzung.

Beispiel
Bringe   
 
y
=
1
4
 
x
2
−
2x
+
1
 
   in Scheitelform und gib den Scheitel an.
Bei Extremwertaufgaben geht man am besten in folgenden Schritten vor:
  1. Darstellung der zu optimierenden Größe als Term
  2. Term in Abhängigkeit von EINER Variable darstellen (falls im ersten Schritt noch nicht der Fall)
  3. quadratischen Term in Scheitelform bringen, Scheitelpunkt angeben
  4. Frage beantworten
Beispiel
Einem gleichschenkligen Dreieck mit der Basislänge 4 und der Höhe 3,5 ist ein Rechteck einbeschrieben. Bestimme Länge und Breite des Rechtecks mit dem maximalen Flächeninhalt.
Eine Parabel mit der Gleichung y = ax² + bx + c (Normalform) und dem Scheitel S(s ; t) lässt sich auch durch die Gleichung y = a (x − s)² + t (Scheitelform) ausdrücken.