04 Lineare Funktionen. Graphisch (KK-SG) - Mathematikaufgaben

Grafische Darstellung linearer Funktionen (Steigung m und y-Achsenabschnitt b), Bestimmung des Funktionsterms aufgrund vorgegebener Eigenschaften, Lage verschiedener Geraden zueinander, graphisches Lösen von linearen Gleichungen - gemäß Lehrplan

Hilfe
  • Allgemeine Hilfe zu diesem Level
    Mit zunehmenden x-Werten
    • nehmen auch die y-Werte zu, falls die Gerade steigt,
    • nehmen die y-Werte ab, falls die Gerade fällt,
    • sind die y-Werte konstant, falls die Gerade parallel zur x-Achse verläuft.
    Für x = 0 ergibt sich
    • ein positiver y-Wert, falls die Gerade die y-Achse oberhalb der x-Achse schneidet,
    • ein negativer y-Wert, falls die Gerade die y-Achse unterhalb der x-Achse schneidet,
    • der y-Wert 0, falls die Gerade durch den Ursprung geht.

Entscheide aufgrund der Skizze des Graphen.

  • graphik
    Die y-Werte nehmen für wachsende x-Werte
    zu    
    ab    
    weder noch
    Der y-Wert ist für x = 0
    positiv    
    0    
    negativ
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Lernvideo
Lineare Funktionen - Graph und Funktionsterm
Mit zunehmenden x-Werten
  • nehmen auch die y-Werte zu, falls die Gerade steigt,
  • nehmen die y-Werte ab, falls die Gerade fällt,
  • sind die y-Werte konstant, falls die Gerade parallel zur x-Achse verläuft.
Für x = 0 ergibt sich
  • ein positiver y-Wert, falls die Gerade die y-Achse oberhalb der x-Achse schneidet,
  • ein negativer y-Wert, falls die Gerade die y-Achse unterhalb der x-Achse schneidet,
  • der y-Wert 0, falls die Gerade durch den Ursprung geht.
Eine lineare Funktion mit der Gleichung y = m·x + b ergibt grafisch immer eine Gerade. Dabei ist m die Steigung (zeigt an, wie stark die Gerade steigt oder fällt) und b der y-Achsenabschnitt (zeigt an, wo die Gerade die y-Achse schneidet) der Gerade.
  • Ist m positiv, so steigt die Gerade (von links nach rechts)
  • Ist m negativ, so fällt die Gerade (von links nach rechts)
  • Ist m = 0, so verläuft die Gerade parallel zur x-Achse
Beispiel 1
Welche Informationen lassen sich bzgl. der Steigung m und des y-Achsen-Abschnitts b ablesen?
graphik
Beispiel 2
Bestimme zeichnerisch: Welchen y-Achsenabschnitt besitzt die Gerade g, die durch den Punkt (-3 ; -1) geht und parallel ist zur Geraden h mit der Gleichung y = 1 − 0,25x ?
Beispiel 3
Zeichne die Gerade mit folgender Gleichung:
 
y
=
2
−
1
3
 
x
Gegeben ist die Gleichung einer Geraden. Um sie zu zeichnen, benötigt man zwei Punkte. Diese erhält man z.B., indem man zwei unterschiedliche x-Werte in die Gleichung einsetzt und die zugehörigen y-Werte ausrechnet. Praktischer Weise sollte man mit x=0 anfangen (wenig Rechenaufwand; der zugehörige y-Wert ist der y-Achsenabschnitt).
Beispiel
Zeichne die Gerade mit folgender Gleichung:
 
y
=
2
−
1
3
 
x
Jede nicht senkrechte Gerade und damit jede lineare Zuordnung kann durch eine Gleichung ähnlich

y = 1/3 x + 1

beschrieben werden.
Beispiel
Beschreibe die drei Geraden jeweils durch eine Gleichung von der Art y = ? · x + ?.
graphik
- - - - - - - - - - - Schwarz:
Für x = 0 ergibt sich y = -2, also hat der Summand am Ende des Terms den Wert -2.
graphik
Am sogenannten Steigungsdreieck erkannt man: Nimmt x um 2 Einheiten zu, so nimmt y um 3 Einheiten zu, also hat der Faktor vor x den Wert 3/2 .
y
=
3
2
 
x
−
2
- - - - - - - - - - - Grün:
Für x = 0 ergibt sich y = -1, also hat der Summand am Ende des Terms den Wert -1.
graphik
Nimmt x um 2 Einheiten zu, so nimmt y um 1 Einheit ab, also hat der Faktor vor x den Wert -1/2 ("Minus" da "abnehmend").
y
=
−
1
2
 
x
−
1
- - - - - - - - - - - Orange:
y ist immer 0,5 (unabhängig von x), also lautet die Gleichung y = 0,5 (das heißt der Faktor vor x hat den Wert 0).
Um den Funktionsterm einer abgebildeten Geraden aufzustellen, musst du ihren y-Achsenabschnitt und ihre Steigung ermitteln:
  1. Der y-Achsenabschnitt lässt sich direkt aus dem Schnittpunkt der Geraden mit der y-Achse ablesen.
  2. Die Steigung erhältst du so: suche zwei Punkte auf der Geraden, deren Koordinaten sich gut ablesen lassen und betrachte das Steigungsdreieck zwischen diesen beiden Punkten. Bilde den Bruch aus der Höhe des Dreiecks im Zähler und der Breite des Dreiecks im Nenner und kürze diesen, falls möglich. Falls die Gerade fällt, schreibe noch ein Minus vor den oben ermittelten Bruch. Damit hast du die Steigung.
Beispiel
Lies jeweils die genauen Werte für m und b ab:
graphik
Eine Besonderheit bilden waagrechte und senkrechte Geraden.
  • senkrechte Gerade werden durch die Gleichung "x = c" beschrieben
  • waagrechte Gerade werden durch die Gleichung "y = c" beschrieben.

Beachte, dass die Gleichung der senkrechten Gerade keine Funktionsgleichung ist und somit weder ein y-Achsenabschnitt noch eine Steigung angegeben werden kann. Das ist schon daran erkennbar, dass hier Punkte des Graphen "übereinander" liegen, was bei einer Funktion nicht vorkommen darf.

Beispiel
Gib für die eingezeichneten Geraden sowie für die x-und y-Achse eine Geradengleichung an:
graphik