Parabeln und lineare Funktionen: Aufgaben und Lösungen

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Okay, ich helfe dir mit diesen Aufgaben.

Aufgabe 3

  • Bestimme die Gleichung der Parabel P:

    Aus dem Schaubild können wir die Nullstellen der Parabel ablesen: $x_1 = 1$ und $x_2 = 5$. Der Scheitelpunkt liegt genau zwischen den Nullstellen, also bei $x = \frac{1+5}{2} = 3$. Der y-Wert des Scheitelpunkts ist $y = -2$. Somit ist der Scheitelpunkt $S(3|-2)$.

    Die allgemeine Scheitelpunktform einer Parabel ist: $y = a(x-d)^2 + e$, wobei $S(d|e)$ der Scheitelpunkt ist. In unserem Fall haben wir $d = 3$ und $e = -2$, also:

    $y = a(x-3)^2 - 2$

    Um $a$ zu bestimmen, nutzen wir einen der gegebenen Punkte, z.B. die Nullstelle (1|0):

    $0 = a(1-3)^2 - 2$
    $0 = a(-2)^2 - 2$
    $0 = 4a - 2$
    $4a = 2$
    $a = \frac{1}{2}$

    Also lautet die Gleichung der Parabel P:

    $y = \frac{1}{2}(x-3)^2 - 2$

    Wir können dies auch in die Normalform umwandeln:

    $y = \frac{1}{2}(x^2 - 6x + 9) - 2$
    $y = \frac{1}{2}x^2 - 3x + \frac{9}{2} - 2$
    $y = \frac{1}{2}x^2 - 3x + \frac{5}{2}$

  • Bestimme die Gleichung der Geraden g:

    Die Gerade verläuft durch den Scheitelpunkt der Parabel P, also $S(3|-2)$, und durch den Punkt V(0|0). Wir können die Steigung $m$ der Geraden berechnen:

    $m = \frac{y_2 - y_1}{x_2 - x_1} = \frac{0 - (-2)}{0 - 3} = \frac{2}{-3} = -\frac{2}{3}$

    Da die Gerade durch den Ursprung (0|0) verläuft, ist der y-Achsenabschnitt $c = 0$. Somit lautet die Gleichung der Geraden g:

    $y = -\frac{2}{3}x$

Antwort:
Parabel P: $y = \frac{1}{2}(x-3)^2 - 2$ oder $y = \frac{1}{2}x^2 - 3x + \frac{5}{2}$
Gerade g: $y = -\frac{2}{3}x$

Aufgabe 4

  • Vervollständige die Parabelfunktion:

    Die Parabel hat die Gleichung $y = x^2 + bx + 11$ und verläuft durch den Punkt P(-4|3). Wir können die Koordinaten von P in die Gleichung einsetzen, um $b$ zu bestimmen:

    $3 = (-4)^2 + b(-4) + 11$
    $3 = 16 - 4b + 11$
    $3 = 27 - 4b$
    $4b = 24$
    $b = 6$

    Somit lautet die vollständige Parabelfunktion:

    $y = x^2 + 6x + 11$

  • Berechne die Schnittpunkte:

    Die Parabel hat die Gleichung $y = x^2 + 6x + 11$ und die Gerade hat die Gleichung $y = -2x - 1$. Um die Schnittpunkte zu finden, setzen wir die Gleichungen gleich:

    $x^2 + 6x + 11 = -2x - 1$
    $x^2 + 8x + 12 = 0$

    Wir können die quadratische Gleichung mit der Mitternachtsformel lösen:

    $x = \frac{-b \pm \sqrt{b^2 - 4ac}}{2a}$
    $x = \frac{-8 \pm \sqrt{8^2 - 4(1)(12)}}{2(1)}$
    $x = \frac{-8 \pm \sqrt{64 - 48}}{2}$
    $x = \frac{-8 \pm \sqrt{16}}{2}$
    $x = \frac{-8 \pm 4}{2}$

    Also haben wir zwei Lösungen für $x$:

    $x_1 = \frac{-8 + 4}{2} = \frac{-4}{2} = -2$
    $x_2 = \frac{-8 - 4}{2} = \frac{-12}{2} = -6$

    Nun berechnen wir die entsprechenden y-Werte, indem wir die x-Werte in die Geradengleichung einsetzen (da dies einfacher ist):

    $y_1 = -2(-2) - 1 = 4 - 1 = 3$
    $y_2 = -2(-6) - 1 = 12 - 1 = 11$

    Somit sind die Schnittpunkte:

    $S_1(-2|3)$ und $S_2(-6|11)$

Antwort:
Vollständige Parabelfunktion: $y = x^2 + 6x + 11$
Schnittpunkte: $S_1(-2|3)$ und $S_2(-6|11)$

Aufgabe 5

  • Bestimme die Funktionsgleichung von p und g:

    Aus dem Schaubild können wir ablesen:
    * Die Parabel p hat ihren Scheitelpunkt bei (1|4) und eine Nullstelle bei (0|0).
    * Die Gerade g verläuft durch die Punkte (0|2) und (2|3).

    Parabel p:

    Da der Scheitelpunkt (1|4) ist, können wir die Scheitelpunktform verwenden:
    $y = a(x-1)^2 + 4$

    Da die Parabel durch (0|0) verläuft:
    $0 = a(0-1)^2 + 4$
    $0 = a + 4$
    $a = -4$

    Also ist die Gleichung der Parabel p:
    $y = -4(x-1)^2 + 4$
    $y = -4(x^2 - 2x + 1) + 4$
    $y = -4x^2 + 8x - 4 + 4$
    $y = -4x^2 + 8x$

    Gerade g:

    Die Gerade verläuft durch (0|2) und (2|3). Die Steigung ist:
    $m = \frac{3-2}{2-0} = \frac{1}{2}$

    Da die Gerade durch (0|2) verläuft, ist der y-Achsenabschnitt 2. Also ist die Gleichung der Geraden g:
    $y = \frac{1}{2}x + 2$

  • Bestimme die zweite Nullstelle:

    Die Gleichung der Parabel ist $y = -4x^2 + 8x$. Um die Nullstellen zu finden, setzen wir $y = 0$:
    $0 = -4x^2 + 8x$
    $0 = -4x(x - 2)$

    Also sind die Nullstellen $x_1 = 0$ und $x_2 = 2$. Die zweite Nullstelle ist also $x = 2$.

Antwort:
Parabel p: $y = -4x^2 + 8x$
Gerade g: $y = \frac{1}{2}x + 2$
Zweite Nullstelle: $x = 2$

Bitte löse die nächsten Aufgaben auf dem Bild.

Ассистент: Alles klar, hier sind die Lösungen für die Aufgaben 3, 4 und 5, basierend auf dem Bild:

Aufgabe 3

  • Bestimme die Gleichung der Parabel P:

    Aus dem Schaubild können wir die Nullstellen der Parabel ablesen: $x_1 = 0$ und $x_2 = 6$. Der Scheitelpunkt liegt genau zwischen den Nullstellen, also bei $x = \frac{0+6}{2} = 3$. Der y-Wert des Scheitelpunkts scheint bei -3 zu liegen. Somit ist der Scheitelpunkt $S(3|-3)$.

    Die allgemeine Scheitelpunktform einer Parabel ist: $y = a(x-d)^2 + e$, wobei $S(d|e)$ der Scheitelpunkt ist. In unserem Fall haben wir $d = 3$ und $e = -3$, also:

    $y = a(x-3)^2 - 3$

    Um $a$ zu bestimmen, nutzen wir einen der gegebenen Punkte, z.B. die Nullstelle (0|0):

    $0 = a(0-3)^2 - 3$
    $0 = a(-3)^2 - 3$
    $0 = 9a - 3$
    $9a = 3$
    $a = \frac{1}{3}$

    Also lautet die Gleichung der Parabel P:

    $y = \frac{1}{3}(x-3)^2 - 3$

    Wir können dies auch in die Normalform umwandeln:

    $y = \frac{1}{3}(x^2 - 6x + 9) - 3$
    $y = \frac{1}{3}x^2 - 2x + 3 - 3$
    $y = \frac{1}{3}x^2 - 2x$

  • Bestimme die Gleichung der Geraden g:

    Die Gerade verläuft durch den Scheitelpunkt der Parabel P, also $S(3|-3)$, und durch den Punkt V(2|-6). Wir können die Steigung $m$ der Geraden berechnen:

    $m = \frac{y_2 - y_1}{x_2 - x_1} = \frac{-6 - (-3)}{2 - 3} = \frac{-3}{-1} = 3$

    Nun bestimmen wir den y-Achsenabschnitt $c$ mit der Punkt-Steigungsformel:

    $y = mx + c$
    $-6 = 3(2) + c$
    $-6 = 6 + c$
    $c = -12$

    Somit lautet die Gleichung der Geraden g:

    $y = 3x - 12$

Antwort:
Parabel P: $y = \frac{1}{3}(x-3)^2 - 3$ oder $y = \frac{1}{3}x^2 - 2x$
Gerade g: $y = 3x - 12$

Aufgabe 4

  • Vervollständige die Parabelfunktion:

    Die Parabel hat die Gleichung $y = x^2 + bx + 11$ und verläuft durch den Punkt P(-4|3). Wir können die Koordinaten von P in die Gleichung einsetzen, um $b$ zu bestimmen:

    $3 = (-4)^2 + b(-4) + 11$
    $3 = 16 - 4b + 11$
    $3 = 27 - 4b$
    $4b = 24$
    $b = 6$

    Somit lautet die vollständige Parabelfunktion:

    $y = x^2 + 6x + 11$

  • Berechne die Schnittpunkte:

    Die Parabel hat die Gleichung $y = x^2 + 6x + 11$ und die Gerade hat die Gleichung $y = -2x - 1$. Um die Schnittpunkte zu finden, setzen wir die Gleichungen gleich:

    $x^2 + 6x + 11 = -2x - 1$
    $x^2 + 8x + 12 = 0$

    Wir können die quadratische Gleichung mit der Mitternachtsformel lösen:

    $x = \frac{-b \pm \sqrt{b^2 - 4ac}}{2a}$
    $x = \frac{-8 \pm \sqrt{8^2 - 4(1)(12)}}{2(1)}$
    $x = \frac{-8 \pm \sqrt{64 - 48}}{2}$
    $x = \frac{-8 \pm 4}{2}$

    Also haben wir zwei Lösungen für $x$:

    $x_1 = \frac{-8 + 4}{2} = \frac{-4}{2} = -2$
    $x_2 = \frac{-8 - 4}{2} = \frac{-12}{2} = -6$

    Nun berechnen wir die entsprechenden y-Werte, indem wir die x-Werte in die Geradengleichung einsetzen (da dies einfacher ist):

    $y_1 = -2(-2) - 1 = 4 - 1 = 3$
    $y_2 = -2(-6) - 1 = 12 - 1 = 11$

    Somit sind die Schnittpunkte:

    $S_1(-2|3)$ und $S_2(-6|11)$

Antwort:
Vollständige Parabelfunktion: $y = x^2 + 6x + 11$
Schnittpunkte: $S_1(-2|3)$ und $S_2(-6|11)$

Aufgabe 5

  • Bestimme die Funktionsgleichung von p und g:

    Aus dem Schaubild können wir ablesen:
    * Die Parabel p hat ihren Scheitelpunkt bei (1|4) und eine Nullstelle bei (0|0).
    * Die Gerade g verläuft durch die Punkte (0|2) und (2|3).

    Parabel p:

    Da der Scheitelpunkt (1|4) ist, können wir die Scheitelpunktform verwenden:
    $y = a(x-1)^2 + 4$

    Da die Parabel durch (0|0) verläuft:
    $0 = a(0-1)^2 + 4$
    $0 = a + 4$
    $a = -4$

    Also ist die Gleichung der Parabel p:
    $y = -4(x-1)^2 + 4$
    $y = -4(x^2 - 2x + 1) + 4$
    $y = -4x^2 + 8x - 4 + 4$
    $y = -4x^2 + 8x$

    Gerade g:

    Die Gerade verläuft durch (0|2) und (2|3). Die Steigung ist:
    $m = \frac{3-2}{2-0} = \frac{1}{2}$

    Da die Gerade durch (0|2) verläuft, ist der y-Achsenabschnitt 2. Also ist die Gleichung der Geraden g:
    $y = \frac{1}{2}x + 2$

  • Bestimme die zweite Nullstelle:

    Die Gleichung der Parabel ist $y = -4x^2 + 8x$. Um die Nullstellen zu finden, setzen wir $y = 0$:
    $0 = -4x^2 + 8x$
    $0 = -4x(x - 2)$

    Also sind die Nullstellen $x_1 = 0$ und $x_2 = 2$. Die zweite Nullstelle ist also $x = 2$.

Antwort:
Parabel p: $y = -4x^2 + 8x$
Gerade g: $y = \frac{1}{2}x + 2$
Zweite Nullstelle: $x = 2$

Bitte löse die nächsten Aufgaben auf dem Bild.

Ассистент: Okay, ich helfe dir mit den nächsten Aufgaben auf dem Bild.

Aufgabe 6 (basierend auf den handschriftlichen Notizen)

Die handschriftlichen Notizen scheinen sich auf die Aufgaben 3 und 5 zu beziehen. Ich werde versuchen, sie zu interpretieren und zu erklären.

Teil A) (wahrscheinlich zur Parabel p in Aufgabe 5):

  • y = -x² + 3
  • x = 1
  • y = -1² + 3
  • y = -1 + 3
  • y = 2
  • y = -x² + 3

Diese Notizen scheinen zu versuchen, den y-Wert der Parabel an der Stelle x=1 zu berechnen. Die Gleichung y = -x² + 3 könnte eine Vermutung für die Parabelgleichung sein. Allerdings stimmt diese Gleichung nicht mit der Parabel p in Aufgabe 5 überein, da der Scheitelpunkt der Parabel p bei (1|4) liegt und nicht bei (0|3).

Teil B) (wahrscheinlich zur Geraden g in Aufgabe 5):

  • y = mx + c
  • m = (3-2) / (2-0) = 1/2 = 0.5
  • y = 0.5x + 2

Diese Notizen berechnen die Steigung der Geraden g korrekt als 0.5 und verwenden den y-Achsenabschnitt 2, um die Gleichung der Geraden g zu bestimmen. Die Gleichung y = 0.5x + 2 stimmt mit der Geraden g in Aufgabe 5 überein.

Zusammenfassung:

Die handschriftlichen Notizen enthalten eine korrekte Berechnung der Geradengleichung für Aufgabe 5, aber eine falsche Vermutung für die Parabelgleichung.

Antwort:

  • Die korrekte Geradengleichung (basierend auf den Notizen) ist: $y = 0.5x + 2$
  • Die Parabelgleichung in den Notizen ist falsch.
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