Lösung Parabel und Gerade

Version 7.2 von akukin am 2024/12/22 14:12

\(f(x)=(x+2)^2-3\)
a) Bei dem Funktionsgraphen handelt es sich um eine verschobene Normalparabel mit Scheitelpunkt \(S(-2|-3)\).

Ein geeignetes Intervall wäre zum Beispiel \(-5 \leq x \leq 1 \) (man könnte auch ein anderes Intervall nehmen doch mit Blick auf Teilaufgabe c) ist es sinnvoll, wenn der Punkt \(P_2(1|6) \) in der Skizze enthalten ist).

Graph(x+2)hoch2-3.png

b) \(f(-3)=(-3+2)^2-3=-2\)
    \(f(1)=(1+2)^2-3=6\)

c) ParabelmitGerade.png

d) Die Steigung lässt sich mit Hilfe eines Steigungsdreieckes (bzw. über \(m=\frac{y_2-y_1}{x_2-x_1}\)) bestimmen. Dabei eignet es sich, für das Steigungsdreieck die Punkte \(P_1\) und \(P_2\) zu wählen, da diese bekannt sind und so kein Fehler beim Ablesen entstehen kann:

\[m=\frac{y_2-y_1}{x_2-x_1}=\frac{6+2}{1+3}=\frac{8}{4}=2\]

Einsetzen von \(m=2\) und \(P_2(1|6)\) in \(y=mx+b\):

\[\begin{align} 6 &= 2\cdot 1+b \quad \mid -2 \\ 4 &= b \end{align}\]

Somit lautet die Gleichung der Geraden
\(g: y=2x+4 \quad (g(x)=2x+4)\)

e)

\[\begin{align} 2x+4 &> 0 \quad \mid -4 \\ 2x &> 4 \quad \mid :2 \\ x &> 2 \end{align}\]

Für \(x>2\)  (\(x \in ]2;\infty[\)) verläuft die Gerade \(g\) oberhalb der x-Achse.

f) Da \(h\) senkrecht auf \(g\) steht, gilt für deren Steigungen \(m_h\cdot m_g =-1\). Mit \(m_g=2\) ergibt sich:

\[\begin{align} m_h\cdot m_g &=-1 \\ m_h\cdot 2 &= -1 \quad \mid :2\\ m_h &= -\frac{1}{2} \end{align}\]

Somit lautet die Geradengleichung \(h(x)=-\frac{1}{2}x+b\). Da \(h\) einen gemeinsamen Punkt mit \(f\) und \(g\) haben soll, setzen wir \(f\) und \(g\) gleich, um deren Schnittpunkt(e) rauszubekommen, womit sich dann \(b\) bestimmen lässt.

\[\begin{align} f(x)&=g(x) \\ (x+2)^2-3&=2x+4\\ x^2+4x+4-3&=2x+4 \quad \mid -2x-4\\ x^2+2x-3&=0 \quad \mid MNF (abc-Formel) x_{1,2}=\frac{-2\pm \sqrt{4-4\cdot 1\cdot (-3)}}{2} x_{1,2}=\frac{-2\pm 4}}{2} \end{align}\]