Lösung Parabel und Gerade

Version 7.2 von akukin am 2024/12/22 15:12

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}