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Definitionsmenge und Wertemenge

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Gegeben ist die Funktion \(f\) mit der Funktionsgleichung \(f(x) = \frac{12}{x}\). a) Bestimme die maximale Definitionsmenge \(D\), wenn als Grundmenge die rationalen Zahlen \(\mathbb{Q}\) vorausgesetzt werden. b) Erkläre unter Verwendung der Funktionsgleichung, warum die Zahl \(0\) nicht in der Wertemenge \(W\) enthalten sein kann. c) Die Definitionsmenge wird nun auf die Menge \(D_{\text{neu}} = \{1; 2; 3; 4; 6\}\) eingeschränkt. Gib die zugehörige Wertemenge \(W\) an.

Denkanstöße

- Welche mathematische Operation ist für bestimmte Zahlen nicht definiert? - Überlege dir, welche Bedingung erfüllt sein muss, damit ein Bruch den Wert Null ergibt. - Setze die vorgegebenen Zahlen nacheinander für die Variable ein und berechne die Ergebnisse.

Lösung

1. Bestimmung der Definitionsmenge: Da eine Division durch Null nicht erlaubt ist, muss \(x \neq 0\) gelten. Somit ist \(D = \mathbb{Q} \setminus \{0\}\). 2. Analyse der Wertemenge: Ein Bruch der Form \(\frac{a}{b}\) ist nur dann gleich Null, wenn der Zähler \(a = 0\) ist. Da hier der Zähler konstant \(12\) ist, kann der Funktionswert niemals \(0\) werden. 3. Berechnung der Einzelwerte für \(D_{\text{neu}}\): \(f(1) = \frac{12}{1} = 12\) \(f(2) = \frac{12}{2} = 6\) \(f(3) = \frac{12}{3} = 4\) \(f(4) = \frac{12}{4} = 3\) \(f(6) = \frac{12}{6} = 2\) 4. Zusammenfassung der Ergebnisse zur Wertemenge: \(W = \{2; 3; 4; 6; 12\}\).

Antwort

a) \(D = \mathbb{Q} \setminus \{0\}\) b) Ein Bruch ist nur Null, wenn sein Zähler Null ist. Da der Zähler hier \(12\) ist, kann der Wert \(0\) nicht erreicht werden. c) \(W = \{2; 3; 4; 6; 12\}\)
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Betrachte über der Grundmenge \(\mathbb{Q}\) die Funktionen \(f(x) = 3x\) und \(g(x) = \frac{3}{x}\). a) Erläutere den Unterschied zwischen den Definitionsmengen von \(f\) und \(g\). b) Bestimme für beide Funktionen rechnerisch das Argument \(x\), für das der Funktionswert \(12\) angenommen wird. c) Begründe, warum der Graph von \(g\) die \(x\)-Achse niemals berührt oder schneidet, während der Graph von \(f\) genau einen Schnittpunkt mit der \(x\)-Achse hat.

Denkanstöße

- Gibt es bei einer der Funktionen eine Zahl, die man nicht einsetzen darf? - Stelle für beide Funktionen eine Gleichung auf, bei der das Ergebnis 12 lautet. - Was muss für den Funktionswert gelten, wenn ein Graph die x-Achse berührt?

Lösung

1. Vergleich der Definitionsmengen: Bei \(f(x) = 3x\) kann jede rationale Zahl eingesetzt werden (\(D_f = \mathbb{Q}\)). Bei \(g(x) = \frac{3}{x}\) darf \(x\) nicht Null sein (\(D_g = \mathbb{Q} \setminus \{0\}\)). 2. Berechnung der Argumente für den Wert \(12\): Für \(f\): \(3x = 12 \Rightarrow x = 4\). Für \(g\): \(\frac{3}{x} = 12 \Rightarrow 3 = 12x \Rightarrow x = \frac{3}{12} = 0{,}25\). 3. Begründung der Achsenschnittpunkte: Ein Schnittpunkt mit der \(x\)-Achse (Nullstelle) erfordert \(y = 0\). Für \(f\): \(3x = 0\) liefert \(x = 0\). Der Graph schneidet die Achse im Ursprung \((0|0)\). Für \(g\): Die Gleichung \(\frac{3}{x} = 0\) hat keine Lösung, da ein Bruch mit Zähler \(3\) niemals Null wird. Zudem ist \(x = 0\) nicht definiert, sodass auch kein Schnittpunkt mit der \(y\)-Achse existiert.

Antwort

a) \(D_f = \mathbb{Q}\), während \(D_g = \mathbb{Q} \setminus \{0\}\), da man durch Null nicht dividieren darf. b) Für \(f\) ist \(x = 4\); für \(g\) ist \(x = 0{,}25\). c) \(f\) hat die Nullstelle \(x = 0\). \(g\) hat keine Nullstelle, da der Zähler \(3\) niemals Null wird, und ist an der Stelle \(x = 0\) nicht definiert.

Alle Aufgaben dürfen für Schule und Nachhilfe (auch im Rahmen bezahlter Nachhilfe) kostenlos genutzt, kopiert und ausgedruckt werden. Nicht gestattet sind kommerzielle Bearbeitungen sowie die Veröffentlichung oder Weiterverbreitung im Internet.