Lösung Parabel aus drei Punktproben

Zuletzt geändert von Holger Engels am 2025/03/30 13:06

Haupt-, Scheitel(punkts)-, Produktform. Bestimme aus folgenden Wertetabellen (je drei Wertepaare) jeweils die quadratische Funktion.

x123
f_1(x)001

Alle Nullstellen sind bekannt. Es empfiehlt sich, mit der Produktform anzusetzen:
f_1(x)=a(x-1)(x-2)
Punktprobe mit P(3|1): f_1(3)=1 \Rightarrow a(3-1)(3-2)=1 \Rightarrow 2a=1 \Rightarrow a=\frac{1}{2}
\Rightarrow f_1(x)=\frac12(x-1)(x-2)
 

x123
f_2(x)010

Hier sind ebenfalls ale Nullstellen bekannt. Außerdem kann der Scheitelpunkt S(2|1) abgelesen werden. Ansatz also wahlweise mit Produkt- oder Scheitelform.
Mit Scheitelpunkt sieht das so aus: f_2(x)=a(x-2)^2+1
Der Funktionswert an der Stelle 1 links von der Scheitelstelle ist 1 weniger als der an der Scheitelstelle. Der Streckungsfaktor ist also -1.
\Rightarrow f_2(x)=-(x-2)^2+1
Den Wert für a hätte man alternativ durch Einsetzen des Punktes A(1|0) oder B(3|0) ausrechnen können
 

x123
f_3(x)202

Der Scheitelpunkt S(2|0) liegt auf der x-Achse und ist damit gleichzeitig eine doppelte Nullstelle. Die Scheitelpunktform und die Produktform sehen in diesem Fall exakt gleich aus:
f_3(x)=a(x-2)^2
Eins neben dem Scheitelpunkt ist der Funktionswert 2 statt 1^2=1, also ist der Streckungsfaktor a=2
\Rightarrow f_3(x)=2(x-2)^2
 

x123
f_4(x)242

Parabeln sind immer achsensymmetrisch zur Geraden x=x_S. Wenn f_4 an den Stellen 1 und 3 den gleichen Funktionswert hat, muss die Scheitelstelle genau mittig dazwischen liegen, also bei x=2. Der Funktionswert an den Stellen 1 und 3 ist 2 und damit zwei weniger als y_S. Der Streckungsfaktor a ist also -2.
\Rightarrow f_4(x)=-2(x-2)^2+4
 

x123
f_5(x)21-2

Hier sind weder Nullstellen, noch Symmetrien und auch kein y-Achsenabschnitt bekannt. Es sieht so aus, als müsste man mit 3 Punktproben ein Gleichungssystem mit 3 Gleichungen und 3 unbekannten aufstellen. Wenn man sich die Wertetabelle genauer anschaut, sieht man, dass es einen schnelleren Weg gibt. Der Vertikale Abstand zwischen den Stellen 1 und 2 ist -1=-1^2, der zwischen 1 und 3 ist -4=-2^2. Also muss S(1|2) der Scheitelpunkt sein und der Streckungsfaktor -1.
\Rightarrow f_5(x)=-(x-1)^2+2