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Geradengleichung aufstellen

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5533258
Eine Gerade hat die Steigung \(m=-2\) und schneidet die y-Achse im Punkt \(S_y(0|5)\). Gib ihre Funktionsgleichung in der Form \(y=mx+t\) an.

Denkanstöße

- Welche Zahl gehört als Faktor vor \(x\)? - Welche Zahl liest du aus dem y-Achsenabschnitt ab? - Setze beide Angaben in die Form \(y=mx+t\) ein.

Lösung

1. Die Steigung ist \(m=-2\). 2. Aus \(S_y(0|5)\) folgt der y-Achsenabschnitt \(t=5\). 3. Damit lautet die Funktionsgleichung \(y=-2x+5\).

Antwort

\(y=-2x+5\).
5533398
Die Gerade \(g\) hat die Steigung \(m=2\) und geht durch den Punkt \(P(1|4)\). Bestimme den \(y\)-Achsenabschnitt \(t\) in \(y=mx+t\) und gib anschließend die Funktionsgleichung von \(g\) an.

Denkanstöße

- Welche Werte für \(x\), \(y\) und \(m\) sind durch den Punkt und die Steigung gegeben? - Welche Größe bleibt in \(y=mx+t\) noch unbekannt?

Lösung

1. Für \(P(1|4)\) gilt \(x=1\) und \(y=4\). Mit \(m=2\) folgt \(4=2+t\). 2. Daher ist \(t=2\), also lautet die Funktionsgleichung \(g(x)=2x+2\).

Antwort

\(t=2\); \(g(x)=2x+2\).
4100758
Der Graph einer linearen Funktion verläuft durch die Punkte \(A(-1 \mid -2)\) und \(B(3 \mid 4)\). Bestimme die Funktionsgleichung in der Form \(y=mx+t\).

Denkanstöße

- Welche beiden Größen brauchst du, um eine lineare Funktion in der Form \(y=mx+t\) anzugeben? - Wie kannst du aus den beiden gegebenen Punkten die Steigung bestimmen? - Wie hilft dir anschließend einer der Punkte, den \(y\)-Achsenabschnitt zu bestimmen?

Lösung

1. Berechne die Steigung: \(m=\frac{4-(-2)}{3-(-1)}=\frac{6}{4}=1{,}5\). 2. Setze zum Beispiel \(B(3\mid4)\) in \(y=mx+t\) ein: \(4=1{,}5\cdot3+t\). 3. Daraus folgt \(t=-0{,}5\). Also lautet die Funktionsgleichung \(y=1{,}5x-0{,}5\).

Antwort

\(y=1{,}5x-0{,}5\)
4119118
Ein Messgerät zeichnet während eines Langzeitversuchs Daten auf. Zu Beginn der Beobachtung sind bereits \(10\,\text{MB}\) gespeichert. Danach wächst die Datei gleichmäßig. Die Tabelle zeigt die Dateigröße zu verschiedenen Zeitpunkten: <table> <tr><td>Zeit \(t\) (in \(\text{h}\))</td><td>\(0\)</td><td>\(1\)</td><td>\(2\)</td><td>\(3\)</td><td>\(4\)</td><td>\(5\)</td></tr> <tr><td>Dateigröße \(D\) (in \(\text{MB}\))</td><td>\(10\)</td><td>\(25\)</td><td>\(40\)</td><td>\(55\)</td><td>\(70\)</td><td>\(85\)</td></tr> </table> a) Um wie viele Megabyte wächst die Datei pro Stunde? b) Stelle einen Term auf, mit dem man die Dateigröße \(D\) nach \(t\) Stunden berechnen kann. c) Welche Dateigröße hat die Aufzeichnung nach \(2{,}5\,\text{Stunden}\)? Berechne mit deinem Term.

Denkanstöße

- Welche Differenz haben zwei aufeinanderfolgende Dateigrößen? - Welcher Tabellenwert gehört zum Zeitpunkt \(t=0\)? - Wie setzt sich bei einer linearen Funktion der Wert nach \(t\) Stunden aus Startwert und gleichmäßiger Änderung zusammen?

Lösung

1. Die Differenzen aufeinanderfolgender Tabellenwerte betragen jeweils \(15\,\text{MB}\). Die Datei wächst also um \(15\,\text{MB}\) pro Stunde. 2. Bei \(t=0\) sind \(10\,\text{MB}\) gespeichert. Daher gilt \(D(t)=10+15t\). 3. Einsetzen von \(t=2{,}5\) ergibt \(D(2{,}5)=10+15\cdot2{,}5=47{,}5\).

Antwort

a) \(15\,\text{MB}\) pro Stunde b) \(D(t)=10+15t\) c) \(47{,}5\,\text{MB}\)
4119218
Bei einem 3D-gedruckten Bauteil besteht die Masse aus einer festen Stützstruktur von \(4{,}50\,\text{g}\) und zusätzlich \(2{,}20\,\text{g}\) pro Zentimeter Bauteilhöhe. a) Stelle eine lineare Funktion \(M(x)\) für die Gesamtmasse in Gramm in Abhängigkeit von der Höhe \(x\) in Zentimetern auf. b) Erkläre die Bedeutung von \(4{,}50\) im Sachzusammenhang. c) Ein Bauteil wiegt insgesamt \(26{,}50\,\text{g}\). Wie hoch ist es?

Denkanstöße

- Welche Masse fällt unabhängig von der Höhe an? - Welche Masse kommt pro zusätzlichem Zentimeter hinzu? - Welche Gleichung musst du in Teil c) nach \(x\) lösen?

Lösung

1. Die feste Masse ist \(4{,}50\,\text{g}\), pro Zentimeter kommen \(2{,}20\,\text{g}\) hinzu. Daher \(M(x)=2{,}20x+4{,}50\). 2. \(4{,}50\,\text{g}\) ist die Masse der Stützstruktur, die unabhängig von der Bauteilhöhe anfällt. 3. \(26{,}50=2{,}20x+4{,}50\) ergibt \(x=10\,\text{cm}\).

Antwort

a) \(M(x)=2{,}20x+4{,}50\) b) \(4{,}50\,\text{g}\) feste Stützstruktur c) \(10\,\text{cm}\)
4129168
Bestimme die Funktionsgleichung einer linearen Funktion \(f\). Der Graph von \(f\) schneidet die \(y\)-Achse im Punkt \(S_y(0 \mid 4)\) und die \(x\)-Achse im Punkt \(S_x(-2 \mid 0)\).

Denkanstöße

- Welchen Teil von \(y=mx+t\) kannst du direkt aus dem Schnittpunkt mit der \(y\)-Achse ablesen? - Welchen Funktionswert hat eine Nullstelle? - Wie kannst du einen bekannten Punkt nutzen, um die unbekannte Steigung zu bestimmen?

Lösung

1. Aus dem Schnittpunkt mit der \(y\)-Achse \(S_y(0 \mid 4)\) folgt direkt der \(y\)-Achsenabschnitt \(t=4\). 2. Damit ergibt sich der Ansatz \(f(x)=mx+4\). 3. Da \(S_x(-2 \mid 0)\) auf dem Graphen liegt, gilt \(0=-2m+4\). 4. Auflösen ergibt \(m=2\). 5. Die Funktionsgleichung lautet \(f(x)=2x+4\).

Antwort

\(f(x)=2x+4\)
4129178
Eine Gerade \(g\) hat die Steigung \(m=-0{,}75\). Ihr Graph schneidet die \(x\)-Achse an der Stelle \(x=4\). a) Berechne den \(y\)-Achsenabschnitt \(t\) der Funktion. b) Gib die vollständige Funktionsgleichung für \(g\) an.

Denkanstöße

- Welche allgemeine Form hat eine lineare Funktionsgleichung in diesem Thema? - Welche Koordinate ist am Schnittpunkt mit der \(x\)-Achse immer \(0\)? - Setze den bekannten Achsenschnittpunkt in die Funktionsgleichung ein.

Lösung

1. Mit der gegebenen Steigung hat die Funktion die Form \(g(x)=-0{,}75x+t\). 2. Der Schnittpunkt mit der \(x\)-Achse ist \(S_x(4 \mid 0)\). Daher gilt \(0=-0{,}75 \cdot 4+t\). 3. Aus \(0=-3+t\) folgt \(t=3\). 4. Die Funktionsgleichung lautet \(g(x)=-0{,}75x+3\).

Antwort

a) \(t=3\) b) \(g(x)=-0{,}75x+3\)
4129278
Ein linearer Funktionsgraph der Form \(f(x)=0{,}5x+t\) schneidet die \(x\)-Achse genau an der Stelle \(x=6\). a) Berechne den Wert von \(t\). b) Wo liegt der Schnittpunkt dieses Graphen mit der \(y\)-Achse? c) Eine zweite Funktion \(g\) hat die Gleichung \(g(x)=0{,}5x\). Beschreibe, wie man den Graphen von \(g\) verschieben muss, um den Graphen von \(f\) zu erhalten.

Denkanstöße

- Welchen Funktionswert hat ein Punkt auf der \(x\)-Achse? - Setze die bekannte Nullstelle in die gegebene Geradengleichung ein. - Vergleiche anschließend Steigung und \(y\)-Achsenabschnitt der beiden Funktionen.

Lösung

1. Da die Nullstelle bei \(x=6\) liegt, gilt \(f(6)=0\). Damit ist \(0=0{,}5 \cdot 6+t\), also \(t=-3\). 2. Für \(x=0\) gilt \(f(0)=-3\). Somit ist der Schnittpunkt mit der \(y\)-Achse \(S_y(0 \mid -3)\). 3. Die Funktionen \(f\) und \(g\) haben dieselbe Steigung. Gegenüber \(g(x)=0{,}5x\) ist der Graph von \(f(x)=0{,}5x-3\) um \(3\) Einheiten nach unten verschoben.

Antwort

a) \(t=-3\) b) \(S_y(0 \mid -3)\) c) Der Graph von \(g\) wird um \(3\) Einheiten nach unten verschoben.
4129528
Eine lineare Funktion \(f\) hat den \(y\)-Achsenabschnitt \(-3\). Um den Graphen zu zeichnen, nutzt man ein Steigungsdreieck: Man startet beim Schnittpunkt mit der \(y\)-Achse, geht \(4\) Einheiten nach rechts und \(3\) Einheiten nach unten. Bestimme die Funktionsgleichung von \(f\).

Denkanstöße

- Was bedeutet „nach unten“ für das Vorzeichen der vertikalen Änderung? - Wie hängen die beiden Schritte im Steigungsdreieck mit der Steigung \(m\) zusammen? - Welche zwei Größen bestimmen eine lineare Funktionsgleichung der Form \(f(x)=mx+t\)?

Lösung

1. Der \(y\)-Achsenabschnitt ist \(t=-3\). 2. Beim Steigungsdreieck gilt \(\Delta x=4\) und wegen der Bewegung nach unten \(\Delta y=-3\). 3. Die Steigung ist \(m=\frac{\Delta y}{\Delta x}=\frac{-3}{4}=-0{,}75\). 4. Einsetzen in \(f(x)=mx+t\) ergibt \(f(x)=-0{,}75x-3\).

Antwort

\(f(x)=-0{,}75x-3\) oder \(f(x)=-\frac{3}{4}x-3\)
4129678
Gegeben ist ein Punkt \(S(0 \mid 5)\) auf der \(y\)-Achse. a) Notiere drei verschiedene Funktionsgleichungen der Form \(y = mx + t\), deren Graphen alle durch den Punkt \(S\) verlaufen. b) Bestimme die Steigung \(m\) der Geraden, die durch \(S\) und zusätzlich durch den Punkt \(Q(4 \mid 2)\) verläuft.

Denkanstöße

- Was sagt die Koordinate eines Punktes auf der \(y\)-Achse über die Funktionsgleichung aus? - Wie viele Punkte benötigst du mindestens, um die Steigung einer Geraden eindeutig zu bestimmen? - Erinnere dich an die allgemeine Form der Geradengleichung und die Bedeutung ihrer Parameter. - Setze die Koordinaten des zweiten Punktes in die Geradengleichung ein.

Lösung

1. Bestimmung des \(y\)-Achsenabschnitts: Da alle Geraden durch \(S(0 \mid 5)\) verlaufen, muss der Parameter \(t = 5\) sein. 2. Beispiele für Teilaufgabe a): Durch Einsetzen beliebiger Werte für \(m\), zum Beispiel \(m = 1\), \(m = 2\) und \(m = -1\), ergeben sich die Gleichungen \(y = x + 5\), \(y = 2x + 5\) und \(y = -x + 5\). 3. Für Teilaufgabe b) werden die Koordinaten von \(Q(4 \mid 2)\) in \(y = mx + 5\) eingesetzt. 4. Lösen der Gleichung: \(2 = 4m + 5 \implies -3 = 4m \implies m = -0{,}75\).

Antwort

a) Mögliche Lösungen sind \(y = x + 5\), \(y = 2x + 5\) und \(y = -x + 5\). b) Die Steigung der Geraden durch \(S\) und \(Q\) beträgt \(m = -0{,}75\).
4129708
Eine Verpackungsanlage hat zu Beginn einer Beobachtung bereits \(120\) Kartons verschlossen. Danach verarbeitet sie gleichmäßig \(15\) weitere Kartons pro Minute. a) Stelle die Funktionsgleichung für die Gesamtzahl \(N(t)\) der verschlossenen Kartons nach \(t\) Minuten auf. b) Wie viele Kartons sind nach \(20\,\text{min}\) verschlossen? c) Nach welcher Zeit sind insgesamt \(600\) Kartons verschlossen?

Denkanstöße

- Welche Zahl ist bereits zu Beginn erreicht? - Welche Zahl kommt in jeder Minute gleichmäßig hinzu? - Musst du in Teil c) einen Funktionswert berechnen oder die Gleichung nach der Zeit auflösen?

Lösung

1. Der Anfangswert ist \(120\), die Änderungsrate \(15\) Kartons pro Minute. Daher gilt \(N(t)=15t+120\). 2. \(N(20)=15\cdot20+120=420\). 3. Für \(N(t)=600\) gilt \(600=15t+120\). Daraus folgt \(t=32\).

Antwort

a) \(N(t)=15t+120\) b) \(420\) Kartons c) \(32\,\text{min}\)
4129948
Bestimme rechnerisch die Funktionsgleichung der Geraden, die durch die Punkte \(A(-2 \mid -5)\) und \(B(3 \mid 5)\) verläuft.

Denkanstöße

- Welche allgemeine Form hat eine lineare Funktionsgleichung in diesem Thema? - Wie berechnest du die Steigung aus zwei gegebenen Punkten? - Wie kannst du danach einen der Punkte nutzen, um den fehlenden \(y\)-Achsenabschnitt zu bestimmen?

Lösung

1. Die Steigung ist \(m=\frac{5-(-5)}{3-(-2)}=\frac{10}{5}=2\). 2. Einsetzen von \(B(3 \mid 5)\) in \(y=mx+t\) ergibt \(5=2 \cdot 3+t\). Daher ist \(t=-1\). 3. Die Funktionsgleichung lautet \(y=2x-1\).

Antwort

\(y=2x-1\)
4129988
Gegeben ist eine Gerade \(h\) mit der Gleichung \(y=-1{,}5x+4\). Eine dazu parallele Gerade \(k\) schneidet die \(x\)-Achse an der Stelle \(x=4\). Ermittle die Funktionsgleichung der Geraden \(k\).

Denkanstöße

- Welche Information über die Steigung liefert die Parallelität? - Welchen Funktionswert hat ein Punkt auf der \(x\)-Achse? - Wie kannst du mit der bekannten Steigung und dem Achsenschnittpunkt den fehlenden \(y\)-Achsenabschnitt bestimmen?

Lösung

1. Weil \(k\) parallel zu \(h\) ist, gilt \(m=-1{,}5\). 2. Der Schnittpunkt mit der \(x\)-Achse ist \(S_x(4 \mid 0)\). 3. Einsetzen in \(y=mx+t\) ergibt \(0=-1{,}5 \cdot 4+t\). Daher ist \(t=6\). 4. Die Funktionsgleichung lautet \(k:y=-1{,}5x+6\).

Antwort

\(k:y=-1{,}5x+6\)
4130008
Eine Gerade \(g\) verläuft parallel zur Geraden \(h\) mit der Funktionsgleichung \(y=-2x+7\). Außerdem geht der Graph von \(g\) durch den Punkt \(P(3 \mid 4)\). Bestimme die Funktionsgleichung der Geraden \(g\).

Denkanstöße

- Was gilt für die Steigungen paralleler Geraden? - Wie kannst du einen bekannten Punkt nutzen, wenn die Steigung feststeht? - Welche allgemeine Form hat die Geradengleichung in diesem Thema?

Lösung

1. Weil \(g\) parallel zu \(h\) ist, gilt für die Steigung \(m=-2\). 2. Einsetzen von \(P(3 \mid 4)\) in \(y=mx+t\) ergibt \(4=-2 \cdot 3+t\). 3. Daraus folgt \(t=10\). 4. Die Funktionsgleichung lautet \(g:y=-2x+10\).

Antwort

\(g:y=-2x+10\)
4130308
In einem Großformatdrucker befindet sich zu Beginn eine Papierrolle mit \(300\,\text{m}\) Papier. Beim Drucken wird das Papier gleichmäßig verbraucht. Nach \(40\,\text{Minuten}\) sind noch \(220\,\text{m}\) auf der Rolle. a) Bestimme die lineare Funktion \(L(t)\), die die verbleibende Papierlänge in Metern nach \(t\) Minuten beschreibt. b) Berechne, nach wie vielen Minuten die Rolle bei unverändertem Verbrauch leer wäre.

Denkanstöße

- Welcher Wert gehört zum Zeitpunkt \(t=0\)? - Wie groß ist die Längenänderung in \(40\) Minuten? - Welchen Funktionswert hat die Papierlänge, wenn die Rolle leer ist?

Lösung

1. Aus \((0\mid300)\) und \((40\mid220)\) folgt \(m=\frac{220-300}{40}=-2\,\text{m/min}\). Somit gilt \(L(t)=-2t+300\). 2. Für eine leere Rolle gilt \(0=-2t+300\). Daraus folgt \(t=150\).

Antwort

a) \(L(t)=-2t+300\) b) Nach \(150\,\text{min}\)
4130398
Bei einem physikalischen Experiment zur Dehnung einer Feder wurden die folgenden Messwerte ermittelt. Dabei gibt \(x\) die angehängte Masse in Gramm und \(y\) die Gesamtlänge der Feder in Zentimetern an. <table> <tr><td>Masse \(x\) (in \(\text{g}\))</td><td>\(0\)</td><td>\(50\)</td><td>\(100\)</td><td>\(150\)</td><td>\(200\)</td></tr> <tr><td>Länge \(y\) (in \(\text{cm}\))</td><td>\(12{,}0\)</td><td>\(14{,}5\)</td><td>\(17{,}0\)</td><td>\(19{,}5\)</td><td>\(22{,}0\)</td></tr> </table> a) Bestimme die Funktionsgleichung der linearen Funktion \(f(x)=mx+t\), die diesen Zusammenhang exakt beschreibt. b) Interpretiere die Werte für die Steigung \(m\) und den \(y\)-Achsenabschnitt \(t\) im Hinblick auf das Experiment.

Denkanstöße

- Welche Länge zeigt die Tabelle bei einer Masse von \(0\,\text{g}\)? - Wie kannst du aus zwei Tabellenpaaren die konstante Änderung der Länge pro Gramm bestimmen? - Welche Bedeutung haben Anfangswert und Änderungsrate im Experiment?

Lösung

1. Aus der Tabelle folgt für \(x=0\) die Länge \(12\,\text{cm}\). Daher ist \(t=12\). 2. Mit den Punkten \((0 \mid 12)\) und \((50 \mid 14{,}5)\) ergibt sich \(m=\frac{14{,}5-12}{50-0}=\frac{2{,}5}{50}=0{,}05\). 3. Damit lautet die Funktionsgleichung \(f(x)=0{,}05x+12\). 4. Der Achsenabschnitt \(t=12\) beschreibt die Ausgangslänge der unbelasteten Feder von \(12\,\text{cm}\). Die Steigung \(m=0{,}05\) bedeutet, dass die Feder pro zusätzlichem Gramm Masse um \(0{,}05\,\text{cm}\) länger wird.

Antwort

a) \(f(x)=0{,}05x+12\) b) \(t=12\) beschreibt die unbelastete Federlänge von \(12\,\text{cm}\); \(m=0{,}05\) beschreibt die Längenzunahme in \(\text{cm}\) pro Gramm.
4130818
Der Graph einer linearen Funktion \(f\) hat die Steigung \(-2\) und verläuft durch den Punkt \(P(4\mid1)\). a) Stelle die Funktionsgleichung \(f(x)=mx+t\) auf. b) Bestimme mit dieser Funktionsgleichung den Wert von \(x\), für den \(f(x)=11\) gilt.

Denkanstöße

- Welche Größe in \(f(x)=mx+t\) ist bereits gegeben? - Wie kannst du den Punkt \(P\) nutzen, um \(t\) zu bestimmen? - Welche Gleichung entsteht, wenn du anschließend \(f(x)=11\) setzt?

Lösung

1. Es gilt \(m=-2\). Mit \(P(4\mid1)\) folgt \(1=-2\cdot4+t\). 2. Daraus ergibt sich \(t=9\), also \(f(x)=-2x+9\). 3. Für Teil b gilt \(11=-2x+9\). 4. Daraus folgt \(-2=-2x\) und damit \(x=-1\).

Antwort

a) \(f(x)=-2x+9\) b) \(x=-1\)
4130878
Der Punkt \(P(4|-2)\) liegt auf dem Graphen der linearen Funktion \(f\) mit der Funktionsgleichung \(f(x)=0{,}5x+t\). Bestimme den Wert von \(t\) und gib die Koordinaten der Schnittpunkte des Graphen mit der \(x\)-Achse und der \(y\)-Achse an.

Denkanstöße

- Was bedeutet es für die Funktionsgleichung, wenn ein Punkt auf dem Graphen liegt? - Welche Koordinate ist an jedem Punkt der \(y\)-Achse gleich Null? - Welche Koordinate ist an jedem Punkt der \(x\)-Achse gleich Null?

Lösung

1. Einsetzen von \(P(4|-2)\) ergibt \(-2=0{,}5 \cdot 4+t\). 2. Daraus folgt \(t=-4\). Die Funktionsgleichung lautet \(f(x)=0{,}5x-4\). 3. Für \(x=0\) ist \(f(0)=-4\), also \(S_y(0|-4)\). 4. Für den Schnittpunkt mit der \(x\)-Achse gilt \(0=0{,}5x-4\). Daraus folgt \(x=8\), also \(S_x(8|0)\).

Antwort

\(t=-4\); \(S_y(0|-4)\) und \(S_x(8|0)\)
4131628
Auf einer Kabeltrommel befinden sich zu Beginn \(150\,\text{m}\) Kabel. Eine Maschine zieht gleichmäßig \(5\,\text{m}\) Kabel pro Minute ab. a) Stelle die lineare Funktion \(L(t)\) für die verbleibende Kabellänge nach \(t\) Minuten auf. b) Was bedeuten Steigung und \(y\)-Achsenabschnitt im Sachzusammenhang? c) Wie viel Kabel ist nach \(12\,\text{Minuten}\) noch auf der Trommel? d) Nach wie vielen Minuten ist die Trommel leer?

Denkanstöße

- Welche Kabellänge ist bei \(t=0\) vorhanden? - Warum muss die Steigung ein negatives Vorzeichen haben? - Welcher Funktionswert kennzeichnet eine leere Trommel?

Lösung

1. Anfangswert \(150\), Änderungsrate \(-5\,\text{m/min}\): \(L(t)=150-5t\). 2. Der \(y\)-Achsenabschnitt beschreibt \(150\,\text{m}\) Anfangslänge; die Steigung \(-5\) die Abnahme um \(5\,\text{m}\) pro Minute. 3. \(L(12)=150-60=90\,\text{m}\). 4. \(0=150-5t\) ergibt \(t=30\).

Antwort

a) \(L(t)=150-5t\) b) Anfangslänge \(150\,\text{m}\); Verbrauch \(5\,\text{m/min}\) c) \(90\,\text{m}\) d) \(30\,\text{min}\)
4131988
Bestimme für die folgenden Beschreibungen von Geraden jeweils die zugehörige Funktionsgleichung der Form \(f(x)=mx+t\): a) Die Gerade schneidet die \(y\)-Achse bei \(2\). Das Steigungsdreieck zeigt: Wenn man \(3\) Einheiten nach rechts geht, muss man \(1\) Einheit nach unten gehen. b) Die Gerade verläuft durch den Punkt \(P(0|-1{,}5)\). Geht man vom \(y\)-Achsenabschnitt aus \(1\) Einheit nach rechts, muss man \(2{,}5\) Einheiten nach oben gehen, um wieder auf der Geraden zu landen. c) Die Gerade ist eine Ursprungsgerade. Ihr Steigungsdreieck hat eine Breite von \(4\) Einheiten und eine Höhe von \(3\) Einheiten und steigt an.

Denkanstöße

- Welche Zahl in \(f(x)=mx+t\) beschreibt den Schnittpunkt mit der \(y\)-Achse? - Wie bestimmst du die Steigung aus horizontaler und vertikaler Änderung eines Steigungsdreiecks? - Was gilt für den Achsenabschnitt einer Ursprungsgeraden?

Lösung

1. In a) ist der \(y\)-Achsenabschnitt \(t=2\). Die Steigung ist \(m=\frac{-1}{3}\). Daher gilt \(f(x)=-\frac{1}{3}x+2\). 2. In b) ist durch \(P(0|-1{,}5)\) der \(y\)-Achsenabschnitt \(t=-1{,}5\) gegeben. Aus dem Steigungsdreieck folgt \(m=2{,}5\). Daher gilt \(f(x)=2{,}5x-1{,}5\). 3. In c) gilt für eine Ursprungsgerade \(t=0\). Aus dem Steigungsdreieck folgt \(m=\frac{3}{4}\). Daher gilt \(f(x)=\frac{3}{4}x\).

Antwort

a) \(f(x)=-\frac{1}{3}x+2\) b) \(f(x)=2{,}5x-1{,}5\) c) \(f(x)=\frac{3}{4}x\)
4136878
Gegeben ist der Punkt \(A(3 \mid -2)\). a) Bestimme die Gleichung der senkrechten Geraden \(g\), die durch \(A\) verläuft. Beschreibe ihre Lage und entscheide, ob sie der Graph einer Funktion \(y=f(x)\) ist. b) Bestimme die Gleichung der waagerechten Geraden \(h\), die durch \(A\) verläuft. c) Nenne für beide Geraden jeweils zwei weitere Punkte.

Denkanstöße

- Welche Koordinate bleibt auf einer senkrechten Gerade immer gleich? - Welche Koordinate bleibt auf einer waagerechten Gerade immer gleich? - Wie viele \(y\)-Werte darf ein einzelner \(x\)-Wert bei einem Funktionsgraphen besitzen?

Lösung

1. Auf einer senkrechten Geraden ist die \(x\)-Koordinate konstant. Da \(A(3 \mid -2)\) auf \(g\) liegt, lautet die Gleichung \(x=3\). Die Gerade ist parallel zur \(y\)-Achse. 2. \(x=3\) ist kein Graph einer Funktion \(y=f(x)\), weil dem Wert \(x=3\) unendlich viele \(y\)-Werte zugeordnet wären. 3. Auf einer waagerechten Geraden ist die \(y\)-Koordinate konstant. Daher lautet die Gleichung von \(h\): \(y=-2\). 4. Auf \(g\) liegen zum Beispiel \((3 \mid 0)\) und \((3 \mid 5)\). Auf \(h\) liegen zum Beispiel \((0 \mid -2)\) und \((1 \mid -2)\).

Antwort

a) \(g: x=3\); \(g\) ist kein Funktionsgraph \(y=f(x)\). b) \(h: y=-2\) c) Zum Beispiel auf \(g\): \((3 \mid 0)\), \((3 \mid 5)\); auf \(h\): \((0 \mid -2)\), \((1 \mid -2)\)
4137938
Ein Punkt \(P(x|y)\) im Koordinatensystem liegt auf einer Geraden, für die folgende Bedingung gilt: „Der \(y\)-Wert ist um \(4\) größer als das Doppelte des \(x\)-Wertes“. a) Stelle eine lineare Gleichung auf, die diesen Zusammenhang beschreibt. b) Überprüfe rechnerisch, ob die Punkte \(A(3|10)\) und \(B(-2|1)\) auf dieser Geraden liegen. c) Ein Punkt \(C\) auf der Geraden hat den \(y\)-Wert \(15\). Berechne den zugehörigen \(x\)-Wert.

Denkanstöße

- Welche Rechenoperationen verbinden laut Beschreibung den \(x\)-Wert mit dem \(y\)-Wert? - Wie kannst du prüfen, ob ein gegebenes Koordinatenpaar die aufgestellte Beziehung erfüllt? - Welche Größe ist in Teil c) gegeben und welche soll aus derselben Beziehung bestimmt werden?

Lösung

1. Die sprachliche Beziehung entspricht \(y=2x+4\). 2. Für \(A(3|10)\) gilt \(2 \cdot 3+4=10\). Daher liegt \(A\) auf der Geraden. 3. Für \(B(-2|1)\) gilt \(2 \cdot (-2)+4=0\). Da \(0 \ne 1\), liegt \(B\) nicht auf der Geraden. 4. Für \(C\) gilt \(15=2x+4\). Daraus folgt \(x=5{,}5\).

Antwort

a) \(y=2x+4\) b) \(A\) liegt auf der Geraden; \(B\) liegt nicht auf der Geraden. c) \(x=5{,}5\)
4141438
Eine Gerade \(g\) hat die Steigung \(m=-0{,}75\) und verläuft durch den Punkt \(P(4\mid1)\). a) Stelle die Gleichung von \(g\) in der Form \(y=mx+t\) auf. b) Bestimme anschließend aus dieser Gleichung die Schnittpunkte mit beiden Koordinatenachsen.

Denkanstöße

- Welche Größe in \(y=mx+t\) kennst du bereits? - Wie bestimmt der Punkt \(P\) den noch fehlenden Achsenabschnitt? - Welche Bedingungen gelten an den beiden Koordinatenachsen?

Lösung

1. Mit \(P(4\mid1)\) gilt \(1=-0{,}75\cdot4+t\). Daraus folgt \(t=4\). 2. Die Geradengleichung lautet \(y=-0{,}75x+4\). 3. Für \(x=0\) erhält man \(S_y(0\mid4)\). 4. Für \(y=0\) gilt \(0=-0{,}75x+4\). Daraus folgt \(x=\frac{16}{3}\), also \(S_x(\frac{16}{3}\mid0)\).

Antwort

a) \(y=-0{,}75x+4\) b) \(S_y(0\mid4)\), \(S_x(\frac{16}{3}\mid0)\)
4141468
Gegeben sind die zwei Punkte \(A(1 | 4)\) und \(B(3 | 10)\). a) Bestimme die Funktionsgleichung der linearen Funktion \(f\), deren Graph durch diese beiden Punkte verläuft. b) Gib die Steigung \(m\) der Geraden an. c) Beschreibe, wie sich der Verlauf des Graphen verändert, wenn die Steigung \(m\) halbiert wird, der y-Achsenabschnitt jedoch gleich bleibt.

Denkanstöße

- Wie berechnet man das Verhältnis der vertikalen zur horizontalen Änderung zwischen zwei Punkten? - Wenn du die Steigung kennst, wie kannst du einen der Punkte nutzen, um den Achsenabschnitt zu finden? - Was gibt die Steigung über die Steilheit einer Geraden an?

Lösung

1. Berechnung der Steigung \(m\): \(m = \frac{y_2 - y_1}{x_2 - x_1} = \frac{10 - 4}{3 - 1} = \frac{6}{2} = 3\). 2. Bestimmung des y-Achsenabschnitts \(t\): Einsetzen von \(A(1 | 4)\) in \(y = 3x + t\) ergibt \(4 = 3 \cdot 1 + t\), also \(t = 1\). 3. Funktionsgleichung: \(f(x) = 3x + 1\). 4. Steigung: \(m = 3\). 5. Veränderung bei Halbierung der Steigung: Die neue Steigung ist \(m_{neu} = 1{,}5\). Der Graph verläuft flacher, steigt aber weiterhin an.

Antwort

a) \(f(x) = 3x + 1\) b) \(m = 3\) c) Der Graph wird flacher (die Steigung nimmt ab).
4219098
Eine lineare Funktion \(g\) hat bei \(x=3\) eine Nullstelle und erfüllt \(g(-2)=-1\). Bestimme den Funktionsterm von \(g\) und begründe kurz, warum er durch diese beiden Angaben eindeutig festgelegt ist.

Denkanstöße

- Welche allgemeine Form hat ein Polynom ersten Grades? - Übersetze die Nullstelle und den gegebenen Funktionswert jeweils in eine Bedingung an \(g\). - Überlege für die Eindeutigkeit, welche geometrische Information zwei verschiedene Punkte über eine Gerade liefern.

Lösung

1. Eine lineare Funktion hat die Form \(g(x)=mx+c\) mit \(m\neq0\). 2. Aus der Nullstelle folgt \(g(3)=3m+c=0\). 3. Aus \(g(-2)=-1\) folgt \(-2m+c=-1\). 4. Subtrahieren der Gleichungen ergibt \(5m=1\), also \(m=0{,}2\). Damit ist \(c=-0{,}6\). 5. Also gilt \(g(x)=0{,}2x-0{,}6\). Die Angaben entsprechen den Punkten \((3|0)\) und \((-2|-1)\); durch zwei verschiedene Punkte verläuft genau eine Gerade.

Antwort

\(g(x)=0{,}2x-0{,}6\). Die Angaben bestimmen die beiden Punkte \((3|0)\) und \((-2|-1)\); durch zwei verschiedene Punkte verläuft genau eine Gerade.
4228678
Gegeben ist eine lineare Funktion \(f\), deren Graph durch die Punkte \(A(-3|11)\) und \(B(2|-4)\) verläuft. Bestimme den Funktionsterm von \(f\) sowie die Koordinaten der Nullstelle.

Denkanstöße

- Wie kannst du die Steigung einer Geraden berechnen, wenn zwei Punkte bekannt sind? - Welche allgemeine Form hat eine lineare Funktionsgleichung? - Was bedeutet es für den Funktionswert, wenn ein Punkt eine „Nullstelle“ ist? - Wie findest du den y-Achsenabschnitt, wenn du die Steigung und einen Punkt kennst?

Lösung

1. Berechnung der Steigung \(m\) mithilfe der Steigungsformel für zwei Punkte: \(m = \frac{y_2 - y_1}{x_2 - x_1} = \frac{-4 - 11}{2 - (-3)} = \frac{-15}{5} = -3\). 2. Bestimmung des y-Achsenabschnitts \(n\) durch Einsetzen eines Punktes in \(y = mx + n\): \(-4 = -3 \cdot 2 + n \Rightarrow -4 = -6 + n \Rightarrow n = 2\). 3. Aufstellen des Funktionsterms: \(f(x) = -3x + 2\). 4. Berechnung der Nullstelle durch Nullsetzen des Funktionsterms: \(0 = -3x + 2 \Rightarrow 3x = 2 \Rightarrow x = \frac{2}{3}\).

Antwort

Funktionsterm: \(f(x) = -3x + 2\) Nullstelle: \(x = \frac{2}{3}\) bzw. \(N\left(\frac{2}{3} \middle| 0\right)\)
4228688
Der Graph einer linearen Funktion \(g\) verläuft durch den Punkt \(P(8|3)\). Zudem hat \(g\) denselben Schnittpunkt mit der y-Achse wie die Funktion \(h\) mit \(h(x) = -2x + 7\). Ermittle die Funktionsgleichung von \(g\) und berechne die Nullstelle dieser Funktion.

Denkanstöße

- Welche Information über die Funktion \(g\) liefert dir die Funktionsgleichung von \(h\)? - Wie lautet die Koordinatendarstellung eines Punktes, der auf der y-Achse liegt? - Wenn du den y-Achsenabschnitt und einen weiteren Punkt hast, wie bestimmst du die Steigung? - Was musst du für \(y\) einsetzen, um die Stelle zu finden, an der der Graph die x-Achse schneidet?

Lösung

1. Identifikation des y-Achsenabschnitts von \(h\): Da \(h(x) = -2x + 7\), liegt der Schnittpunkt mit der y-Achse bei \(Q(0|7)\). Da \(g\) denselben Achsenabschnitt hat, gilt für \(g\): \(n = 7\). 2. Berechnung der Steigung \(m\) von \(g\) mit den Punkten \(P(8|3)\) und \(Q(0|7)\): \(m = \frac{7 - 3}{0 - 8} = \frac{4}{-8} = -0{,}5\). 3. Aufstellen der Funktionsgleichung für \(g\): \(g(x) = -0{,}5x + 7\). 4. Berechnung der Nullstelle: \(0 = -0{,}5x + 7 \Rightarrow 0{,}5x = 7 \Rightarrow x = 14\).

Antwort

Funktionsgleichung: \(g(x) = -0{,}5x + 7\) Nullstelle: \(x = 14\) bzw. \(N(14|0)\)
4229088
Eine lineare Funktion \(f\) verläuft durch den Punkt \(A(5 | 2)\) und besitzt dieselbe Nullstelle wie die Gerade \(g\) mit der Gleichung \(g(x) = \frac{1}{3}x - 1\). Ermittle die Funktionsgleichung von \(f\).

Denkanstöße

- Was bedeutet es für die Koordinaten eines Punktes, wenn er eine Nullstelle ist? - Kannst du zuerst die Stelle finden, an der die Gerade \(g\) die \(x\)-Achse schneidet? - Wenn du zwei Punkte einer Geraden kennst, wie berechnest du dann die Steigung? - Wie gehst du vor, um aus der Steigung und einem Punkt die vollständige Gleichung zu erhalten?

Lösung

1. Berechnung der Nullstelle von \(g\): \(0 = \frac{1}{3}x - 1 \Rightarrow 1 = \frac{1}{3}x \Rightarrow x = 3\). Die Nullstelle liegt beim Punkt \(N(3 | 0)\). 2. Bestimmung der Steigung \(m\) der Funktion \(f\) mithilfe der Punkte \(A(5 | 2)\) und \(N(3 | 0)\): \(m = \frac{y_2 - y_1}{x_2 - x_1} = \frac{0 - 2}{3 - 5} = \frac{-2}{-2} = 1\). 3. Berechnung des \(y\)-Achsenabschnitts \(t\) durch Einsetzen von \(N(3 | 0)\) in \(f(x) = 1x + t\): \(0 = 3 + t \Rightarrow t = -3\). 4. Aufstellen der Funktionsgleichung: \(f(x) = x - 3\).

Antwort

\(f(x) = x - 3\)
4241938
Bei einem 3D-Rendering ist zu Beginn der Beobachtung bereits \(15\,\%\) des Auftrags berechnet. Nach \(20\,\text{min}\) zeigt die Fortschrittsanzeige \(45\,\%\). Für den betrachteten Abschnitt wird ein linearer Fortschritt angenommen. a) Bestimme die lineare Funktion \(P(x)\) für den Fortschritt in Prozent nach \(x\) Minuten. b) Interpretiere die Steigung im Sachzusammenhang. c) Nach wie vielen Minuten seit Beobachtungsbeginn erreicht das lineare Modell \(100\,\%\)?

Denkanstöße

- Welche zwei Punkte des Fortschrittsmodells kennst du? - Welche gleichmäßige Änderung pro Minute ergibt sich daraus? - Welcher Funktionswert steht für einen abgeschlossenen Auftrag?

Lösung

1. \(m=\frac{45-15}{20}=1{,}5\) Prozentpunkte pro Minute. 2. Mit \(P(0)=15\) gilt \(P(x)=1{,}5x+15\). 3. \(100=1{,}5x+15\) ergibt \(x=\frac{170}{3}\approx56{,}7\).

Antwort

a) \(P(x)=1{,}5x+15\) b) \(1{,}5\) Prozentpunkte Fortschritt pro Minute c) Nach \(\frac{170}{3}\,\text{min}\approx56{,}7\,\text{min}\)
4241978
Bei einem Langzeit-Markierungsversuch wird schmales Markierungsband mit konstanter Geschwindigkeit von einer Rolle abgezogen. Zu Beginn sind \(20\,\text{m}\) Band vorhanden; pro Stunde werden gleichmäßig \(2{,}5\,\text{m}\) abgezogen. a) Stelle die lineare Funktion \(L(t)\) für die verbleibende Bandlänge in Metern nach \(t\) Stunden auf. b) Nach wie vielen Stunden ist nur noch die Hälfte der Anfangslänge vorhanden? c) Bestimme den Zeitpunkt, an dem die Rolle leer ist.

Denkanstöße

- Welche Größe ist der Anfangswert? - Warum ist die Steigung negativ? - Welche Funktionswerte gehören zur halben Anfangslänge und zur leeren Rolle?

Lösung

1. Anfangswert \(20\), Steigung \(-2{,}5\): \(L(t)=-2{,}5t+20\). 2. Für die halbe Länge gilt \(10=-2{,}5t+20\), also \(t=4\). 3. Für eine leere Rolle gilt \(0=-2{,}5t+20\), also \(t=8\).

Antwort

a) \(L(t)=-2{,}5t+20\) b) Nach \(4\,\text{h}\) c) Nach \(8\,\text{h}\)
4241998
Eine Tiefkühltruhe hat beim Einschalten eine Innentemperatur von \(22\,^\circ\text{C}\). Pro Stunde sinkt die Temperatur gleichmäßig um \(4\,^\circ\text{C}\). 1) Stelle eine Funktionsgleichung auf, die die Temperatur \(y\) (in \(^\circ\text{C}\)) in Abhängigkeit von der Zeit \(x\) (in Stunden) beschreibt. 2) Berechne die Temperatur nach \(5{,}5\,\text{Stunden}\). 3) Bestimme rechnerisch, nach wie vielen Stunden die Zieltemperatur von \(-18\,^\circ\text{C}\) erreicht ist.

Denkanstöße

- Welcher Wert beschreibt die Temperatur zum Zeitpunkt Null? - Welches Vorzeichen hat die Steigung, wenn die Temperatur gleichmäßig sinkt? - Wie kannst du eine vorgegebene Zieltemperatur verwenden, um die zugehörige Zeit zu bestimmen?

Lösung

1. Die lineare Funktion hat die Form \(y=mx+t\). Der Anfangswert ist \(t=22\), die Änderungsrate \(m=-4\). Damit gilt \(y=-4x+22\). 2. Für \(x=5{,}5\) ist \(y=-4 \cdot 5{,}5+22=0\). Nach \(5{,}5\,\text{Stunden}\) beträgt die Temperatur \(0\,^\circ\text{C}\). 3. Für die Zieltemperatur gilt \(-18=-4x+22\). Daraus folgt \(x=10\). Die Zieltemperatur wird nach \(10\,\text{Stunden}\) erreicht.

Antwort

1) \(y=-4x+22\) 2) \(0\,^\circ\text{C}\) 3) Nach \(10\,\text{Stunden}\)
4242018
Ein Forschungsprojekt sammelt Messdaten in einem Archiv. Zu Beginn der Beobachtung sind bereits \(45\,\text{GB}\) gespeichert. Jede Woche kommen gleichmäßig \(7{,}5\,\text{GB}\) hinzu. 1) Stelle eine Funktionsgleichung für die Datenmenge \(D(x)\) in Gigabyte nach \(x\) Wochen auf. 2) Berechne die Koordinaten der Graphpunkte nach \(0\), \(2\), \(4\), \(6\) und \(8\) Wochen. 3) Nach wie vielen Wochen erreicht das Archiv genau \(120\,\text{GB}\)?

Denkanstöße

- Welche Datenmenge ist bereits bei \(x=0\) vorhanden? - Wie verändert sich die Datenmenge pro Woche? - Welche Gleichung beschreibt das Erreichen von \(120\,\text{GB}\)?

Lösung

1. Anfangswert \(45\), Steigung \(7{,}5\,\text{GB/Woche}\): \(D(x)=7{,}5x+45\). 2. Die Punkte sind \((0\mid45)\), \((2\mid60)\), \((4\mid75)\), \((6\mid90)\), \((8\mid105)\). 3. \(120=7{,}5x+45\) ergibt \(x=10\).

Antwort

1) \(D(x)=7{,}5x+45\) 2) \((0\mid45)\), \((2\mid60)\), \((4\mid75)\), \((6\mid90)\), \((8\mid105)\) 3) Nach \(10\) Wochen
4288138
Eine Gerade \(g\) verläuft durch den Punkt \(P(-4|7)\) und hat die Steigung \(m=-1{,}5\). a) Bestimme ihre Funktionsgleichung in der Form \(g(x)=mx+b\). b) Berechne die Koordinaten des Schnittpunkts mit der \(x\)-Achse.

Denkanstöße

- Welche Form hat eine lineare Funktion, wenn Steigung und \(y\)-Achsenabschnitt verwendet werden? - Nutze den gegebenen Punkt, um den noch unbekannten Achsenabschnitt zu bestimmen. - Am Schnittpunkt mit der \(x\)-Achse ist der Funktionswert \(0\).

Lösung

1. Setze die bekannte Steigung in \(g(x)=-1{,}5x+b\) ein. 2. Mit \(P(-4|7)\) gilt \(7=-1{,}5(-4)+b=6+b\), also \(b=1\). Damit ist \(g(x)=-1{,}5x+1\). 3. Für den Schnittpunkt mit der \(x\)-Achse gilt \(0=-1{,}5x+1\). Daraus folgt \(x=\frac{2}{3}\). 4. Der Schnittpunkt lautet \(N\left(\frac{2}{3}\middle|0\right)\).

Antwort

a) \(g(x)=-1{,}5x+1\) b) \(N\left(\frac{2}{3}\middle|0\right)\)
4288158
Der Graph einer linearen Funktion \(f\) verläuft durch die Punkte \(P_1(-0{,}5 \mid 4)\) und \(P_2(1 \mid 1)\). Untersuche rechnerisch, ob der Punkt \(Q(3 \mid -3)\) auf dem Graphen von \(f\) liegt.

Denkanstöße

- Wie kannst du aus zwei gegebenen Punkten die Steigung einer linearen Funktion berechnen? - Wenn du die Steigung kennst, wie findest du dann den y-Achsenabschnitt heraus? - Was bedeutet es rechnerisch, dass ein Punkt auf einem Graphen liegt? - Könntest du die Steigung zwischen \(P_1\) und \(P_2\) mit der Steigung zwischen \(P_2\) und \(Q\) vergleichen?

Lösung

1. Berechnung der Steigung \(m\) mithilfe der gegebenen Punkte: \(m = \frac{1 - 4}{1 - (-0{,}5)} = \frac{-3}{1{,}5} = -2\). 2. Bestimmung des y-Achsenabschnitts \(b\) durch Einsetzen von \(P_2(1 \mid 1)\) in \(f(x) = -2x + b\): \(1 = -2 \cdot 1 + b \Rightarrow b = 3\). Die Funktionsgleichung lautet \(f(x) = -2x + 3\). 3. Durchführung der Punktprobe für \(Q(3 \mid -3)\): Einsetzen von \(x = 3\) in die Funktionsgleichung ergibt \(f(3) = -2 \cdot 3 + 3 = -3\). 4. Da der berechnete Funktionswert mit der y-Koordinate von \(Q\) übereinstimmt, liegt der Punkt auf dem Graphen.

Antwort

Ja, der Punkt \(Q(3 \mid -3)\) liegt auf dem Graphen der Funktion \(f\).
4288178
In der Geothermie nutzt man die Tatsache, dass die Temperatur im Erdboden mit zunehmender Tiefe näherungsweise linear ansteigt. In einer Tiefe von \(500\,\text{m}\) wird eine Temperatur von \(25\,^\circ\text{C}\) gemessen, während in einer Tiefe von \(2000\,\text{m}\) eine Temperatur von \(70\,^\circ\text{C}\) herrscht. a) Bestimme die Funktionsgleichung \(T(d)\), die die Temperatur in Abhängigkeit von der Tiefe \(d\) (in Metern) beschreibt. b) Gib die theoretische Temperatur an der Erdoberfläche an. c) In welcher Tiefe wird eine Temperatur von \(100\,^\circ\text{C}\) erreicht?

Denkanstöße

- Überlege dir zuerst, welche Größe die unabhängige Variable (x-Achse) und welche die abhängige Variable (y-Achse) ist. - Wie berechnet man die Steigung einer Geraden, wenn zwei Wertepaare bekannt sind? - Der Achsenabschnitt repräsentiert in Sachzusammenhängen oft einen Startwert. - Um einen gesuchten Wert der unabhängigen Variable zu finden, musst du die Funktionsgleichung nach dieser Variable auflösen.

Lösung

1. Zur Bestimmung der Steigerungsrate \(m\) werden die gegebenen Punkte \(P_1(500 \mid 25)\) und \(P_2(2000 \mid 70)\) genutzt: \(m = \frac{70 - 25}{2000 - 500} = \frac{45}{1500} = 0{,}03\). 2. Einsetzen eines Punktes in \(T(d) = 0{,}03d + b\) zur Berechnung des \(y\)-Achsenabschnitts: \(25 = 0{,}03 \cdot 500 + b \Rightarrow 25 = 15 + b \Rightarrow b = 10\). Die Funktionsgleichung lautet \(T(d) = 0{,}03d + 10\). 3. Die Temperatur an der Erdoberfläche entspricht dem Wert bei \(d = 0\), also \(T(0) = 10\). Die Temperatur beträgt \(10\,^\circ\text{C}\). 4. Zur Bestimmung der Tiefe für \(100\,^\circ\text{C}\) wird die Gleichung \(100 = 0{,}03d + 10\) gelöst: \(90 = 0{,}03d \Rightarrow d = 3000\). Die Tiefe beträgt \(3000\,\text{m}\).

Antwort

a) \(T(d) = 0{,}03d + 10\) b) \(10\,^\circ\text{C}\) c) \(3000\,\text{m}\)
4288438
Bestimme die Funktionsgleichungen für die folgenden zwei linearen Funktionen \(f\) und \(g\): a) Der Graph der Funktion \(f\) verläuft durch die Punkte \(A(-2 \mid 7)\) und \(B(4 \mid -5)\). b) Der Graph der Funktion \(g\) besitzt die Steigung \(m = -1{,}5\) und verläuft durch den Punkt \(C(2 \mid 1)\).

Denkanstöße

- Was gibt die Steigung einer Geraden an und wie kann man sie aus zwei Punkten berechnen? - Welche allgemeine Form hat eine lineare Funktionsgleichung? - Wie kannst du einen gegebenen Punkt nutzen, um den fehlenden Parameter in der Gleichung zu finden? - Überlege, welche Informationen du bereits direkt aus der Aufgabenstellung entnehmen kannst.

Lösung

1. Berechnung der Steigung für \(f\): \(m_f = \frac{y_B - y_A}{x_B - x_A} = \frac{-5 - 7}{4 - (-2)} = \frac{-12}{6} = -2\). 2. Berechnung des \(y\)-Achsenabschnitts für \(f\): Einsetzen von \(A(-2 \mid 7)\) in \(y = -2x + b\) ergibt \(7 = -2 \cdot (-2) + b\), also \(7 = 4 + b\), woraus \(b = 3\) folgt. Die Gleichung lautet \(f(x) = -2x + 3\). 3. Berechnung des \(y\)-Achsenabschnitts für \(g\): Einsetzen von \(m = -1{,}5\) und \(C(2 \mid 1)\) in \(y = mx + b\) ergibt \(1 = -1{,}5 \cdot 2 + b\), also \(1 = -3 + b\), woraus \(b = 4\) folgt. Die Gleichung lautet \(g(x) = -1{,}5x + 4\).

Antwort

a) \(f(x) = -2x + 3\) b) \(g(x) = -1{,}5x + 4\)
4288498
Die lineare Funktion \(f\) verläuft durch die Punkte \(A(-2|5)\) und \(B(4|2)\). a) Bestimme die Funktionsgleichung von \(f\). b) Eine Gerade \(g\) verläuft parallel zu \(f\) und schneidet die y-Achse bei \(-1\). Bestimme die Funktionsgleichung von \(g\) und gib an, welche Information du von \(f\) übernimmst.

Denkanstöße

- Beginne mit der Steigung von \(f\) aus den beiden gegebenen Punkten. - Danach fehlt in \(f(x)=mx+b\) nur noch der y-Achsenabschnitt. - Bei parallelen Geraden bleibt die Steigung gleich; der y-Achsenabschnitt kann sich ändern.

Lösung

1. Die Steigung von \(f\) ist \(m_f=\frac{2-5}{4-(-2)}=-\frac{3}{6}=-0{,}5\). 2. Mit \(B(4|2)\) folgt \(2=-0{,}5\cdot4+b\), also \(b=4\). Damit ist \(f(x)=-0{,}5x+4\). 3. Eine zu \(f\) parallele Gerade hat dieselbe Steigung \(-0{,}5\). Mit dem gegebenen y-Achsenabschnitt \(-1\) erhält man \(g(x)=-0{,}5x-1\).

Antwort

a) \(f(x)=-0{,}5x+4\). b) \(g(x)=-0{,}5x-1\); übernommen wird die Steigung \(-0{,}5\).
4322098
In der Abbildung sind die Graphen zweier linearer Funktionen \(f\) und \(g\) dargestellt. a) Bestimme für den Graphen von \(f\) den \(y\)-Achsenabschnitt \(t_1\) und die Steigung \(m_1\). Gib anschließend die zugehörige Funktionsgleichung an. b) Bestimme für den Graphen von \(g\) den \(y\)-Achsenabschnitt \(t_2\) und die Steigung \(m_2\). Gib anschließend die zugehörige Funktionsgleichung an.
Abbildung zur Aufgabe 432209

Denkanstöße

- Wo schneidet jede Gerade die \(y\)-Achse? - Welche zwei Gitterpunkte eignen sich jeweils für ein Steigungsdreieck? - Wie bestimmst du aus Höhen- und Breitenunterschied die Steigung und ihr Vorzeichen? - Wie setzt du Steigung und Achsenabschnitt in \(y=mx+t\) ein?

Lösung

1. Der Graph von \(f\) schneidet die \(y\)-Achse bei \((0|-1)\), also ist \(t_1=-1\). Zwischen \((0|-1)\) und \((2|0)\) gilt \(m_1=\frac{1}{2}=0{,}5\). Daher lautet die Gleichung \(f(x)=0{,}5x-1\). 2. Der Graph von \(g\) schneidet die \(y\)-Achse bei \((0|3)\), also ist \(t_2=3\). Zwischen \((0|3)\) und \((2|0)\) gilt \(m_2=-\frac{3}{2}=-1{,}5\). Daher lautet die Gleichung \(g(x)=-1{,}5x+3\).

Antwort

a) \(t_1=-1\), \(m_1=0{,}5\); \(f(x)=0{,}5x-1\) b) \(t_2=3\), \(m_2=-1{,}5\); \(g(x)=-1{,}5x+3\)
4322208
Ein Löschwasserbehälter der Feuerwehr enthält zu Beginn eines Übungseinsatzes \(12\,\text{m}^3\) Wasser. Der Graph zeigt, wie das verbleibende Wasservolumen beim gleichmäßigen Abpumpen von der Zeit abhängt. a) Lies am Graphen ab, nach wie vielen Stunden noch genau \(4{,}5\,\text{m}^3\) Wasser im Behälter sind. b) Bestimme aus dem Graphen die stündliche Änderung und stelle die Funktionsgleichung \(V(t)\) auf, wobei \(t\) die Zeit in Stunden und \(V(t)\) das Volumen in \(\text{m}^3\) bezeichnet. Berechne damit exakt, nach wie vielen Stunden der Behälter vollständig leer ist.
Abbildung zur Aufgabe 432220

Denkanstöße

- Prüfe zuerst Achsenbeschriftungen und Skalierung des Diagramms. - Welche zwei gut ablesbaren Gitterpunkte eignen sich, um die stündliche Änderung zu bestimmen? - Wie kombinierst du die Änderung mit dem Anfangsvolumen zu einem linearen Modell? - Welchen Funktionswert hat das Volumen bei einem leeren Behälter?

Lösung

1. Auf der waagerechten Gitterlinie bei \(V=4{,}5\) schneidet der Graph bei \(t=5\). Nach \(5\,\text{h}\) sind also noch \(4{,}5\,\text{m}^3\) vorhanden. 2. Aus zwei geeigneten Punkten ergibt sich die Steigung \(m=-1{,}5\,\text{m}^3/\text{h}\). Das Volumen nimmt pro Stunde um \(1{,}5\,\text{m}^3\) ab. 3. Mit dem Anfangswert \(12\,\text{m}^3\) lautet das Modell \(V(t)=12-1{,}5t\). 4. Für den leeren Behälter gilt \(0=12-1{,}5t\). Daraus folgt \(t=8\,\text{h}\).

Antwort

a) \(5\,\text{h}\) b) \(-1{,}5\,\text{m}^3/\text{h}\); \(V(t)=12-1{,}5t\); leer nach \(8\,\text{h}\)
4324068
In der Abbildung sind die Graphen zweier linearer Funktionen \(f\) und \(g\) dargestellt. Auf jedem Graphen sind zwei Punkte mit einem roten Kreuz markiert. Bestimme für beide Geraden jeweils die Steigung \(m\), den \(y\)-Achsenabschnitt \(t\) und die vollständige Funktionsgleichung der Form \(y = mx + t\).
Abbildung zur Aufgabe 432406

Denkanstöße

- Kannst du die genauen Koordinaten der beiden markierten Punkte auf jeder Geraden ablesen? - Wie berechnet man die Steigung \(m\) mithilfe von zwei gegebenen Punkten? Erinnere dich an die Formel für das Steigungsdreieck. - Wo schneidet die Gerade die \(y\)-Achse? Dieser Wert entspricht dem \(y\)-Achsenabschnitt \(t\). - Setze die ermittelten Werte für \(m\) und \(t\) am Ende in die allgemeine Form \(y = mx + t\) ein.

Lösung

1. **Gerade \(f\):** - Die zwei markierten Punkte sind \(P_1(0 \mid -1)\) und \(P_2(3 \mid 1)\). - Da der Punkt \(P_1\) auf der \(y\)-Achse liegt, lässt sich der \(y\)-Achsenabschnitt direkt ablesen: \(t = -1\). - Die Steigung \(m\) wird mit der Formel \(m = \frac{y_2 - y_1}{x_2 - x_1}\) berechnet: \(m = \frac{1 - (-1)}{3 - 0} = \frac{2}{3}\). - Die Funktionsgleichung für \(f\) lautet somit: \(y = \frac{2}{3}x - 1\). 2. **Gerade \(g\):** - Die zwei markierten Punkte sind \(Q_1(-1 \mid 3)\) und \(Q_2(1 \mid -1)\). - Die Steigung \(m\) wird berechnet durch: \(m = \frac{-1 - 3}{1 - (-1)} = \frac{-4}{2} = -2\). - Der Schnittpunkt mit der \(y\)-Achse liegt bei \((0 \mid 1)\), woraus sich \(t = 1\) ergibt. (Alternativ durch Einsetzen eines Punktes in \(y = -2x + t\): \(-1 = -2 \cdot 1 + t \implies t = 1\)). - Die Funktionsgleichung für \(g\) lautet somit: \(y = -2x + 1\).

Antwort

Gerade \(f\): \(m = \frac{2}{3}\), \(t = -1\), \(y = \frac{2}{3}x - 1\); Gerade \(g\): \(m = -2\), \(t = 1\), \(y = -2x + 1\).
4324108
Bestimme für die drei im Koordinatensystem abgebildeten Geraden \(f\), \(g\) und \(h\) jeweils die Geradengleichung in der Form \(y = mx + t\).
Abbildung zur Aufgabe 432410

Denkanstöße

- Lies bei jeder Geraden zuerst den Schnittpunkt mit der \(y\)-Achse ab. - Suche zusätzlich einen gut ablesbaren Gitterpunkt auf jeder Geraden. - Vergleiche die waagerechte und senkrechte Änderung zwischen zwei Punkten, um die Steigung zu bestimmen. - Achte darauf, dass eine von links nach rechts fallende Gerade eine negative Steigung hat.

Lösung

1. Bei \(f\) ist der \(y\)-Achsenabschnitt \(t = 1\). Mit den Punkten \((0 \mid 1)\) und \((2 \mid 4)\) ist \(m = \frac{4-1}{2-0} = \frac{3}{2} = 1{,}5\). Daher gilt \(y = 1{,}5x + 1\). 2. Bei \(g\) ist der \(y\)-Achsenabschnitt \(t = -2\). Mit den Punkten \((0 \mid -2)\) und \((2 \mid -3)\) ist \(m = \frac{-3-(-2)}{2-0} = -\frac{1}{2} = -0{,}5\). Daher gilt \(y = -0{,}5x - 2\). 3. Bei \(h\) ist der \(y\)-Achsenabschnitt \(t = 3\). Mit den Punkten \((0 \mid 3)\) und \((3 \mid 0)\) ist \(m = \frac{0-3}{3-0} = -1\). Daher gilt \(y = -x + 3\).

Antwort

Gerade \(f\): \(y = 1{,}5x + 1\) oder \(y = \frac{3}{2}x + 1\); Gerade \(g\): \(y = -0{,}5x - 2\) oder \(y = -\frac{1}{2}x - 2\); Gerade \(h\): \(y = -x + 3\).
4332018
Die Gerade \(g\) im Koordinatensystem verläuft durch die Punkte \(P_1\) und \(P_2\). a) Berechne die Steigung \(m\) der Geraden mithilfe der Koordinaten von \(P_1\) und \(P_2\). b) Bestimme den \(y\)-Achsenabschnitt \(t\) rechnerisch und überprüfe dein Ergebnis anschließend in der Grafik. c) Gib die vollständige Funktionsgleichung in der Form \(g(x)=mx+t\) an.
Abbildung zur Aufgabe 433201

Denkanstöße

- Lies zuerst die Koordinaten der beiden markierten Punkte sorgfältig ab. - Vergleiche die Änderung der \(y\)-Werte mit der Änderung der \(x\)-Werte. - Wenn die Steigung feststeht, kannst du einen markierten Punkt in \(y=mx+t\) einsetzen. - Nutze den Schnittpunkt mit der \(y\)-Achse erst danach als Kontrolle deiner Rechnung.

Lösung

1. Aus der Grafik liest man \(P_1(1\mid5)\) und \(P_2(4\mid-1)\) ab. 2. Die Steigung ist \(m=\frac{-1-5}{4-1}=\frac{-6}{3}=-2\). 3. Einsetzen von \(P_1\) in \(g(x)=mx+t\) ergibt \(5=-2\cdot1+t\), also \(t=7\). Die Grafik bestätigt den Schnittpunkt \((0\mid7)\). 4. Damit lautet die Funktionsgleichung \(g(x)=-2x+7\).

Antwort

a) \(m=-2\) b) \(t=7\); \(y\)-Achsenabschnitt \((0\mid7)\) c) \(g(x)=-2x+7\)
4332038
Im Koordinatensystem sind vier Geraden \(g_1\) bis \(g_4\) dargestellt. Bestimme für jede Gerade die Funktionsgleichung in der Form \(y=mx+t\). Was fällt dir beim Vergleich der Gleichungen auf?
Abbildung zur Aufgabe 433203

Denkanstöße

- Vergleiche zuerst die Schnittpunkte der vier Geraden mit der senkrechten Achse. - Suche für jede Gerade zusätzlich einen gut ablesbaren Gitterpunkt. - Ein Steigungsdreieck zeigt, wie sich der Funktionswert bei einer waagerechten Änderung verändert. - Vergleiche nach dem Aufstellen der Gleichungen besonders die konstanten Glieder.

Lösung

1. Für \(g_1\) kann man \((0 \mid 2)\) und \((2 \mid 4)\) verwenden. Damit ist \(m=\frac{4-2}{2-0}=1\) und \(g_1: y=x+2\). 2. Für \(g_2\) kann man \((0 \mid 2)\) und \((1 \mid 0)\) verwenden. Damit ist \(m=\frac{0-2}{1-0}=-2\) und \(g_2: y=-2x+2\). 3. Für \(g_3\) kann man \((0 \mid 2)\) und \((4 \mid 4)\) verwenden. Damit ist \(m=\frac{4-2}{4-0}=0{,}5\) und \(g_3: y=0{,}5x+2\). 4. Für \(g_4\) kann man \((0 \mid 2)\) und \((4 \mid 0)\) verwenden. Damit ist \(m=\frac{0-2}{4-0}=-0{,}5\) und \(g_4: y=-0{,}5x+2\). 5. Alle vier Geraden haben denselben \(y\)-Achsenabschnitt \(t=2\) und schneiden sich daher im Punkt \((0 \mid 2)\).

Antwort

\(g_1: y=x+2\), \(g_2: y=-2x+2\), \(g_3: y=0{,}5x+2\), \(g_4: y=-0{,}5x+2\). Alle vier Geraden haben denselben \(y\)-Achsenabschnitt \(t=2\).
4332098
Bestimme für die beiden Geraden \(g\) und \(h\) im Koordinatensystem jeweils die Funktionsgleichung in der Form \(y=mx+t\). Gib auch die Zuordnungsvorschrift an.
Abbildung zur Aufgabe 433209

Denkanstöße

- Lies zuerst bei jeder Geraden den Schnittpunkt mit der senkrechten Achse ab. - Suche anschließend einen zweiten gut ablesbaren Punkt auf jeder Geraden. - Vergleiche die Änderung der Funktionswerte mit der Änderung der \(x\)-Werte. - Die Zuordnungsvorschrift beschreibt mit denselben Termen, welchem Wert ein gegebenes \(x\) zugeordnet wird.

Lösung

1. Bei \(g\) ist der \(y\)-Achsenabschnitt \(t=-2\). Mit den Punkten \((0 \mid -2)\) und \((2 \mid 1)\) ergibt sich \(m=\frac{1-(-2)}{2-0}=\frac{3}{2}=1{,}5\). Damit lautet die Gleichung \(y=1{,}5x-2\) und die Zuordnungsvorschrift \(x \mapsto 1{,}5x-2\). 2. Bei \(h\) ist der \(y\)-Achsenabschnitt \(t=3\). Mit den Punkten \((0 \mid 3)\) und \((3 \mid 0)\) ergibt sich \(m=\frac{0-3}{3-0}=-1\). Damit lautet die Gleichung \(y=-x+3\) und die Zuordnungsvorschrift \(x \mapsto -x+3\).

Antwort

Gerade \(g\): \(y=1{,}5x-2\), Zuordnungsvorschrift \(x \mapsto 1{,}5x-2\); Gerade \(h\): \(y=-x+3\), Zuordnungsvorschrift \(x \mapsto -x+3\).
4332128
Im abgebildeten Koordinatensystem siehst du drei Geraden \(f\), \(g\) und \(h\). Bestimme für jede Gerade die Funktionsgleichung.
Abbildung zur Aufgabe 433212

Denkanstöße

- Prüfe zuerst, ob eine der Geraden waagerecht verläuft. - Lies bei den übrigen Geraden den Schnittpunkt mit der \(y\)-Achse ab. - Nutze zwei gut erkennbare Gitterpunkte, um die Steigung und ihr Vorzeichen zu bestimmen.

Lösung

1. Die Gerade \(f\) verläuft waagerecht durch \(y=2\). Ihre Steigung ist \(m=0\), also lautet die Gleichung \(y=2\). 2. Bei \(g\) ist der \(y\)-Achsenabschnitt \(t=1\). Bei einer Änderung von \(1\) nach rechts fällt die Gerade um \(1\), also ist \(m=-1\). Damit gilt \(y=-x+1\). 3. Bei \(h\) ist der \(y\)-Achsenabschnitt \(t=-3\). Zwischen \((0 \mid -3)\) und \((3 \mid 0)\) gilt \(m=\frac{0-(-3)}{3-0}=1\). Damit gilt \(y=x-3\).

Antwort

\(f: y=2\); \(g: y=-x+1\); \(h: y=x-3\)
4332578
Betrachte die Gerade \(g\) im Koordinatensystem. a) Bestimme den \(y\)-Achsenabschnitt \(t\). b) Ermittle die Steigung \(m\) der Geraden. c) Stelle die Funktionsgleichung in der Form \(y=mx+t\) auf.
Abbildung zur Aufgabe 433257

Denkanstöße

- Lies zuerst den Schnittpunkt der Geraden mit der senkrechten Achse ab. - Suche danach einen zweiten Punkt, dessen Koordinaten sich genau am Gitter ablesen lassen. - Vergleiche die senkrechte Änderung mit der waagerechten Änderung zwischen den beiden Punkten.

Lösung

1. Die Gerade schneidet die \(y\)-Achse im Punkt \((0 \mid 1)\). Daher ist \(t=1\). 2. Mit den Punkten \((0 \mid 1)\) und \((2 \mid 2)\) ergibt sich \(m=\frac{2-1}{2-0}=\frac{1}{2}=0{,}5\). 3. Mit \(m=0{,}5\) und \(t=1\) lautet die Funktionsgleichung \(y=0{,}5x+1\).

Antwort

a) \(t=1\) b) \(m=0{,}5\) c) \(y=0{,}5x+1\)
4332608
Ein linearer Funktionsgraph verläuft durch einen gegebenen Punkt \(P\) und hat eine vorgegebene Steigung \(m\). Berechne den \(y\)-Achsenabschnitt \(t\) und stelle die Funktionsgleichung auf. a) \(P(2 \mid 5)\), \(m=-2\) b) \(P(-4 \mid -1)\), \(m=0{,}5\) c) \(P(3 \mid 0)\), \(m=\frac{4}{3}\) d) \(P(0 \mid -2{,}5)\), \(m=-1{,}5\)

Denkanstöße

- Setze die Koordinaten des gegebenen Punktes zusammen mit der vorgegebenen Steigung in die allgemeine Form \(y=mx+t\) ein. - Danach bleibt nur der Achsenabschnitt als Unbekannte übrig. - Prüfe beim letzten Teil besonders, was eine \(x\)-Koordinate von \(0\) bedeutet.

Lösung

1. Für a) gilt \(5=-2 \cdot 2+t\). Daraus folgt \(t=9\) und damit \(y=-2x+9\). 2. Für b) gilt \(-1=0{,}5 \cdot (-4)+t\). Daraus folgt \(t=1\) und damit \(y=0{,}5x+1\). 3. Für c) gilt \(0=\frac{4}{3} \cdot 3+t\). Daraus folgt \(t=-4\) und damit \(y=\frac{4}{3}x-4\). 4. Für d) liegt \(P\) auf der \(y\)-Achse. Daher ist direkt \(t=-2{,}5\), also \(y=-1{,}5x-2{,}5\).

Antwort

a) \(t=9\), \(y=-2x+9\) b) \(t=1\), \(y=0{,}5x+1\) c) \(t=-4\), \(y=\frac{4}{3}x-4\) d) \(t=-2{,}5\), \(y=-1{,}5x-2{,}5\)
4332728
Im Bild siehst du die Graphen von vier verschiedenen Geraden \(h_1\) bis \(h_4\). Ermittle für jede Gerade die zugehörige Funktionsgleichung in der Form \(y=mx+t\), soweit beide Terme auftreten.
Abbildung zur Aufgabe 433272

Denkanstöße

- Welche Punkte auf den Geraden lassen sich besonders sicher aus dem Koordinatensystem ablesen? - Welche Information liefert der Schnittpunkt einer Geraden mit der \(y\)-Achse über \(t\)? - Was bedeutet eine waagerechte Gerade für die Steigung? - Wie kannst du aus zwei Punkten die Steigung bestimmen?

Lösung

1. \(h_1\) verläuft durch den Ursprung \((0 \mid 0)\) und den Punkt \((4 \mid 1)\). Daher ist \(m=\frac{1}{4}=0{,}25\) und \(h_1: y=0{,}25x\). 2. Bei \(h_2\) ist der \(y\)-Achsenabschnitt \(t=4\). Mit dem Punkt \((4 \mid 2)\) ergibt sich \(m=\frac{2-4}{4-0}=-0{,}5\). Also gilt \(h_2: y=-0{,}5x+4\). 3. \(h_3\) ist waagerecht und schneidet die \(y\)-Achse bei \(-3\). Daher gilt \(h_3: y=-3\). 4. Bei \(h_4\) ist der \(y\)-Achsenabschnitt \(t=4\). Mit dem Punkt \((-2 \mid 0)\) erhält man \(m=\frac{4-0}{0-(-2)}=2\). Somit gilt \(h_4: y=2x+4\).

Antwort

\(h_1: y=0{,}25x\), \(h_2: y=-0{,}5x+4\), \(h_3: y=-3\), \(h_4: y=2x+4\)
4332738
In einem Vorratsbehälter befinden sich zu Beginn bereits \(10\,\text{l}\) Wasser. Der Behälter wird nun gleichmäßig befüllt. Das folgende Diagramm zeigt die Wassermenge \(V\) in Litern in Abhängigkeit von der Zeit \(t\) in Minuten. Beachte, dass die Achsen unterschiedlich skaliert sind. a) Bestimme die Funktionsgleichung der zugehörigen linearen Funktion \(V(t)\). b) Berechne, wie viel Wasser nach \(6\,\text{min}\) im Behälter ist. Überprüfe dein Ergebnis anschließend durch Ablesen im Graphen.
Abbildung zur Aufgabe 433273

Denkanstöße

- Welche Werte entsprechen jeweils einem Gitterabstand auf der Zeit- und auf der Volumenachse? - Welche zwei gut ablesbaren Punkte kannst du verwenden, um die Änderungsrate zu bestimmen? - Welche Bedeutung hat der Funktionswert bei \(t=0\) in diesem Sachzusammenhang? - Wie kannst du dein rechnerisches Ergebnis anschließend am Graphen kontrollieren?

Lösung

1. Aus dem Diagramm lassen sich zum Beispiel die Punkte \(P_1(0 \mid 10)\) und \(P_2(4 \mid 20)\) ablesen. 2. Die Steigung ist \(m=\frac{20-10}{4-0}=\frac{10}{4}=2{,}5\). Pro Minute kommen also \(2{,}5\,\text{l}\) hinzu. 3. Der Anfangswert beträgt \(10\,\text{l}\). Daher lautet die Funktionsgleichung \(V(t)=2{,}5t+10\). 4. Für \(t=6\) gilt \(V(6)=2{,}5\cdot 6+10=25\). 5. Im Graphen liegt bei \(t=6\) der Funktionswert \(25\), was das Ergebnis bestätigt.

Antwort

a) \(V(t)=2{,}5t+10\) b) Nach \(6\,\text{min}\) befinden sich \(25\,\text{l}\) Wasser im Behälter.
4332818
Ein Regenwassertank wird mit konstantem Zufluss befüllt. Der dargestellte Graph zeigt das Wasservolumen \(V\) im Tank in Abhängigkeit von der Zeit \(t\). a) Bestimme mithilfe des Graphen, nach wie vielen Minuten der Tank ein Volumen von \(240\,\text{l}\) erreicht hat. b) Ermittle aus dem Graphen die Funktionsgleichung \(V(t)\) und berechne, nach welcher Zeit der Tank ein Volumen von \(360\,\text{l}\) hat.
Abbildung zur Aufgabe 433281

Denkanstöße

- Welche Größen stehen auf den beiden Achsen, und wie kannst du den zu \(240\,\text{l}\) gehörenden Zeitwert ablesen? - Welchen Anfangswert zeigt der Graph bei \(t=0\)? - Welche zwei Punkte des Graphen eignen sich, um die konstante Änderungsrate zu bestimmen? - Wie kannst du mit der gefundenen Funktionsgleichung die Zeit zu einem vorgegebenen Volumen berechnen?

Lösung

1. Im Graphen gehört zum Volumen \(240\,\text{l}\) die Zeit \(t=7\,\text{min}\). 2. Der Graph schneidet die Volumenachse bei \(100\,\text{l}\). Außerdem liegt zum Beispiel der Punkt \((7 \mid 240)\) auf dem Graphen. 3. Die Steigung beträgt \(m=\frac{240-100}{7-0}=20\). Damit lautet die Funktionsgleichung \(V(t)=20t+100\). 4. Für \(V(t)=360\) gilt \(360=20t+100\). Daraus folgt \(260=20t\) und damit \(t=13\).

Antwort

a) Nach \(7\,\text{min}\) sind \(240\,\text{l}\) im Tank. b) \(V(t)=20t+100\); \(360\,\text{l}\) werden nach \(13\,\text{min}\) erreicht.
4332828
Eine Kerze brennt gleichmäßig ab. Der Graph stellt ihre Höhe \(h\) in Abhängigkeit von der Brenndauer \(t\) dar. a) Bestimme mithilfe des Graphen die Höhe der Kerze nach \(4\,\text{h}\). b) Ermittle aus dem Graphen die Funktionsgleichung \(h(t)\) und berechne, nach wie vielen Stunden die Kerze nur noch \(9\,\text{cm}\) hoch ist.
Abbildung zur Aufgabe 433282

Denkanstöße

- Wie kannst du im Graphen den Funktionswert zur Zeit \(4\,\text{h}\) ablesen? - Welchen Anfangswert zeigt der Graph bei \(t=0\)? - Welche zwei gut ablesbaren Punkte kannst du verwenden, um die Änderungsrate zu bestimmen? - Wie lässt sich mit der Funktionsgleichung die Zeit zu einer vorgegebenen Höhe bestimmen?

Lösung

1. Im Graphen lässt sich bei \(t=4\) die Höhe \(18\,\text{cm}\) ablesen. 2. Der Anfangswert beträgt \(24\,\text{cm}\). Zusammen mit dem Punkt \((4 \mid 18)\) ergibt sich die Steigung \(m=\frac{18-24}{4-0}=-1{,}5\). 3. Damit lautet die Funktionsgleichung \(h(t)=-1{,}5t+24\). 4. Für \(h(t)=9\) gilt \(9=-1{,}5t+24\). Daraus folgt \(-15=-1{,}5t\) und damit \(t=10\).

Antwort

a) Nach \(4\,\text{h}\) ist die Kerze \(18\,\text{cm}\) hoch. b) \(h(t)=-1{,}5t+24\); die Höhe \(9\,\text{cm}\) wird nach \(10\,\text{h}\) erreicht.
4335248
Zwei Geraden schneiden sich im Punkt \(S(2 \mid 1)\). Bestimme für beide Geraden aus dem Graphen die Werte der Parameter \(m\) und \(t\) in der Form \(y=mx+t\).
Abbildung zur Aufgabe 433524

Denkanstöße

- Welche Werte kannst du an den Schnittpunkten der Geraden mit der \(y\)-Achse direkt ablesen? - Wie kannst du den gemeinsamen Punkt \(S\) zusammen mit einem Achsenschnittpunkt zur Bestimmung der Steigung nutzen? - Welche Vorzeichen müssen die beiden Steigungen aufgrund des Verlaufs der Geraden haben?

Lösung

1. Für \(f\) ist der \(y\)-Achsenabschnitt \(t=-2\). Vom Punkt \((0 \mid -2)\) zum Punkt \(S(2 \mid 1)\) gilt \(\Delta x=2\) und \(\Delta y=3\). Daher ist \(m=\frac{3}{2}=1{,}5\). 2. Somit gilt \(f: y=1{,}5x-2\). 3. Für \(g\) ist der \(y\)-Achsenabschnitt \(t=4\). Vom Punkt \((0 \mid 4)\) zum Punkt \(S(2 \mid 1)\) gilt \(\Delta x=2\) und \(\Delta y=-3\). Daher ist \(m=-\frac{3}{2}=-1{,}5\). 4. Somit gilt \(g: y=-1{,}5x+4\).

Antwort

Für \(f\): \(m=1{,}5\), \(t=-2\) Für \(g\): \(m=-1{,}5\), \(t=4\)
4335258
Bestimme die Funktionsgleichungen der Geraden \(a\) und \(b\). Beachte dabei besonders den Verlauf der Geraden \(a\).
Abbildung zur Aufgabe 433525

Denkanstöße

- Was bedeutet es für die Steigung, wenn eine Gerade parallel zur \(x\)-Achse verläuft? - Welche Werte kannst du an den Schnittpunkten mit der \(y\)-Achse direkt ablesen? - Welche zwei gut ablesbaren Punkte eignen sich bei \(b\), um die Steigung zu bestimmen?

Lösung

1. Die Gerade \(a\) verläuft waagerecht. Daher ist ihre Steigung \(m=0\). Sie schneidet die \(y\)-Achse bei \(t=-3\), also gilt \(a: y=-3\). 2. Die Gerade \(b\) schneidet die \(y\)-Achse bei \(t=2\). Mit den Punkten \((0 \mid 2)\) und \((-1 \mid 5)\) ergibt sich \(m=\frac{5-2}{-1-0}=-3\). 3. Damit gilt \(b: y=-3x+2\).

Antwort

Gerade \(a\): \(y=-3\) mit \(m=0\) und \(t=-3\) Gerade \(b\): \(y=-3x+2\) mit \(m=-3\) und \(t=2\)
4335268
Aus dem Graphen lassen sich die Nullstellen und die \(y\)-Achsenabschnitte der Geraden \(f\) und \(g\) ablesen. Nutze diese Informationen, um die Funktionsgleichungen in der Form \(y=mx+t\) aufzustellen.
Abbildung zur Aufgabe 433526

Denkanstöße

- Welche beiden Achsenschnittpunkte kannst du bei jeder Geraden besonders sicher ablesen? - Welche Information liefert der Schnittpunkt mit der \(y\)-Achse über \(t\)? - Wie kannst du aus zwei Achsenschnittpunkten die Steigung berechnen?

Lösung

1. Für \(f\) kann man den \(y\)-Achsenabschnitt \((0 \mid 4)\) und die Nullstelle \((4 \mid 0)\) ablesen. Damit ist \(t=4\) und \(m=\frac{0-4}{4-0}=-1\). 2. Also gilt \(f(x)=-x+4\). 3. Für \(g\) kann man den \(y\)-Achsenabschnitt \((0 \mid -2)\) und die Nullstelle \((1 \mid 0)\) ablesen. Damit ist \(t=-2\) und \(m=\frac{0-(-2)}{1-0}=2\). 4. Also gilt \(g(x)=2x-2\).

Antwort

\(f(x)=-x+4\) \(g(x)=2x-2\)
4335288
Zwei Wassertanks werden gleichzeitig beobachtet. Der Graph zeigt für Tank 1 die Gerade \(v_1\) und für Tank 2 die Gerade \(v_2\). Dargestellt ist das Volumen \(V\) in Litern in Abhängigkeit von der Zeit \(t\) in Minuten. Bestimme für beide Tanks die Funktionsgleichung.
Abbildung zur Aufgabe 433528

Denkanstöße

- Welche Anfangsvolumina kannst du bei \(t=0\) direkt aus dem Graphen ablesen? - Welche zwei gut ablesbaren Punkte eignen sich für die Steigungsberechnung bei jedem Tank? - Was bedeutet das Vorzeichen der Steigung jeweils im Sachzusammenhang?

Lösung

1. Für Tank 1 liest man bei \(t=0\) den Anfangswert \(10\,\text{l}\) ab. Außerdem liegt zum Beispiel der Punkt \((5 \mid 30)\) auf \(v_1\). Daher ist \(m=\frac{30-10}{5-0}=4\). 2. Somit gilt für Tank 1 \(V_1(t)=4t+10\). 3. Für Tank 2 liest man bei \(t=0\) den Anfangswert \(50\,\text{l}\) ab. Bei \(t=10\,\text{min}\) ist das Volumen \(0\,\text{l}\). Daher ist \(m=\frac{0-50}{10-0}=-5\). 4. Somit gilt für Tank 2 \(V_2(t)=-5t+50\).

Antwort

Tank 1: \(V_1(t)=4t+10\) Tank 2: \(V_2(t)=-5t+50\)
4336128
Bestimme die Funktionsgleichungen der drei Geraden \(f\), \(g\) und \(h\), die im untenstehenden Koordinatensystem abgebildet sind. Gib die Gleichungen in der Form \(y=mx+t\) an.
Abbildung zur Aufgabe 433612

Denkanstöße

- Welche Schnittpunkte mit der \(y\)-Achse kannst du direkt ablesen? - Welche weiteren Gitterpunkte eignen sich jeweils zur Bestimmung der Steigung? - Wie setzt sich eine lineare Funktionsgleichung in der Form \(y=mx+t\) aus Steigung und Achsenabschnitt zusammen?

Lösung

1. Für \(f\) ist der \(y\)-Achsenabschnitt \(t=-2\). Mit den Punkten \((0 \mid -2)\) und \((2 \mid 1)\) ergibt sich \(m=\frac{1-(-2)}{2-0}=\frac{3}{2}=1{,}5\). Daher gilt \(f(x)=1{,}5x-2\). 2. Für \(g\) ist der \(y\)-Achsenabschnitt \(t=3\). Die Gerade schneidet die \(x\)-Achse bei \(x=6\), also ist \(m=\frac{0-3}{6-0}=-0{,}5\). Daher gilt \(g(x)=-0{,}5x+3\). 3. Für \(h\) ist der \(y\)-Achsenabschnitt \(t=1\). Mit dem Punkt \((3 \mid 2)\) ergibt sich \(m=\frac{2-1}{3-0}=\frac{1}{3}\). Daher gilt \(h(x)=\frac{1}{3}x+1\).

Antwort

\(f(x)=1{,}5x-2\); \(g(x)=-0{,}5x+3\); \(h(x)=\frac{1}{3}x+1\)
4338778
Eine Versandkiste selbst wiegt \(4\,\text{kg}\). Jedes eingelegte Bauteil wiegt weitere \(2\,\text{kg}\). Die Grafik zeigt die Gesamtmasse \(y\) in Kilogramm in Abhängigkeit von der Anzahl \(x\) der Bauteile. Bestimme die Funktionsgleichung der Geraden in der Form \(y=mx+t\).
Abbildung zur Aufgabe 433877

Denkanstöße

- Welche Masse besitzt die leere Kiste bei \(x=0\)? - Wie groß ist die Massezunahme pro zusätzlichem Bauteil? - Wie setzt sich daraus \(y=mx+t\) zusammen?

Lösung

1. Aus den markierten Punkten \((0\mid4)\) und \((3\mid10)\) folgt \(m=\frac{10-4}{3}=2\). 2. Der Achsenabschnitt ist \(t=4\). Daher lautet die Funktionsgleichung \(y=2x+4\).

Antwort

\(y=2x+4\)
4349388
Im Koordinatensystem ist der Graph einer linearen Funktion dargestellt. Bestimme ihre Funktionsgleichung in der Form \(y=mx+t\) aus den beiden markierten Achsenschnittpunkten.
Abbildung zur Aufgabe 434938

Denkanstöße

- Welche beiden markierten Punkte kannst du besonders sicher ablesen? - Wie bestimmst du aus zwei Punkten die Steigung \(m\)? - Welcher der beiden Punkte liefert den Achsenabschnitt \(t\) unmittelbar?

Lösung

1. Aus dem Graphen liest man die Punkte \((0\mid6)\) und \((3\mid0)\) ab. 2. Die Steigung ist \(m=\frac{0-6}{3-0}=-2\). 3. Der \(y\)-Achsenabschnitt ist \(t=6\). Damit lautet die Funktionsgleichung \(y=-2x+6\). 4. Zur Kontrolle erfüllt auch der zweite markierte Punkt die Gleichung: \(0=-2\cdot3+6\).

Antwort

\(y=-2x+6\)
4349438
Bestimme die Gleichungen der drei dargestellten Geraden \(f\), \(g\) und \(h\). Entscheide anschließend, welche dieser Geraden Graphen von Funktionen der Form \(y=f(x)\) sind.
Abbildung zur Aufgabe 434943

Denkanstöße

- Welche besondere Lage hat jede der drei Geraden im Koordinatensystem? - Wie lässt sich bei der schrägen Geraden die Steigung aus zwei Punkten bestimmen? - Was muss für jeden \(x\)-Wert gelten, damit eine Gerade der Graph einer Funktion \(y=f(x)\) ist?

Lösung

1. Die Gerade \(f\) verläuft durch den Ursprung \((0 \mid 0)\) und den Punkt \((2 \mid 3)\). Daher ist \(m=\frac{3-0}{2-0}=1{,}5\) und \(f: y=1{,}5x\). 2. Die Gerade \(g\) verläuft waagerecht durch \(y=-2\). Daher lautet ihre Gleichung \(g: y=-2\). 3. Die Gerade \(h\) verläuft senkrecht durch \(x=-4\). Daher lautet ihre Gleichung \(h: x=-4\). 4. \(f\) und \(g\) sind Funktionsgraphen, weil jedem \(x\)-Wert genau ein \(y\)-Wert zugeordnet wird. \(h\) ist kein Graph einer Funktion \(y=f(x)\), weil für \(x=-4\) mehrere \(y\)-Werte auf der Geraden liegen.

Antwort

\(f: y=1{,}5x\), \(g: y=-2\), \(h: x=-4\) Funktionsgraphen sind \(f\) und \(g\); \(h\) ist kein Graph einer Funktion \(y=f(x)\).
4349718
Bestimme die Funktionsgleichungen der beiden linearen Funktionen \(f\) und \(g\), die im untenstehenden Koordinatensystem dargestellt sind. Gib die Gleichungen in der Form \(y=mx+t\) an.
Abbildung zur Aufgabe 434971

Denkanstöße

- Welche Werte kannst du an den Schnittpunkten der Geraden mit der \(y\)-Achse direkt ablesen? - Welche zwei gut ablesbaren Punkte eignen sich jeweils für die Steigungsberechnung? - Woran erkennst du am Graphen das Vorzeichen der Steigung?

Lösung

1. Für \(f\) liegt der Schnittpunkt mit der \(y\)-Achse bei \(2\), also ist \(t=2\). Mit den Punkten \((0 \mid 2)\) und \((4 \mid 3)\) ergibt sich \(m=\frac{3-2}{4-0}=\frac{1}{4}=0{,}25\). Daher gilt \(f(x)=0{,}25x+2\). 2. Für \(g\) liegt der Schnittpunkt mit der \(y\)-Achse bei \(1\), also ist \(t=1\). Mit dem Punkt \((4 \mid -2)\) ergibt sich \(m=\frac{-2-1}{4-0}=-\frac{3}{4}=-0{,}75\). Daher gilt \(g(x)=-0{,}75x+1\).

Antwort

\(f(x)=0{,}25x+2\) und \(g(x)=-0{,}75x+1\)
5516858
Die folgende Tabelle gehört zu einer Funktion \(f\): <table> <tr><th>\(x\)</th><td>\(-2\)</td><td>\(-1\)</td><td>\(0\)</td><td>\(1\)</td></tr> <tr><th>\(f(x)\)</th><td>\(5\)</td><td>\(3\)</td><td>\(1\)</td><td>\(-1\)</td></tr> </table> a) Beschreibe in Worten, wie aus einem Argument der zugehörige Funktionswert entsteht. b) Gib einen passenden Funktionsterm an. c) Prüfe deinen Funktionsterm am Argument \(x=-1\).

Denkanstöße

- Vergleiche, wie sich die Funktionswerte ändern, wenn die Argumente jeweils um \(1\) zunehmen. - Nutze besonders das Wertepaar mit \(x=0\), um den konstanten Anteil der Regel zu erkennen. - Prüfe eine gefundene Regel an mindestens einem Tabellenwert.

Lösung

1. Wenn das Argument um \(1\) größer wird, wird der Funktionswert jeweils um \(2\) kleiner. Bei \(x=0\) ist der Funktionswert \(1\). Eine passende Beschreibung lautet: Verdopple das Argument, ändere das Vorzeichen und addiere \(1\). 2. Ein passender Funktionsterm ist \(f(x)=1-2x\). 3. Für \(x=-1\) ergibt sich \(f(-1)=1-2\cdot(-1)=3\). Das stimmt mit der Tabelle überein.

Antwort

a) Verdopple das Argument, ändere das Vorzeichen und addiere \(1\). b) \(f(x)=1-2x\) c) \(f(-1)=3\); der Term passt zur Tabelle.
5564218
Welche der folgenden Angaben bestimmen genau eine lineare Funktion \(y=mx+t\)? Nenne alle ausreichenden Angaben und begründe jeweils kurz. a) der Punkt \(P(2\mid5)\) und die Angabe \(f(2)=5\) b) die Steigung \(m=-1\) und der Punkt \(Q(2\mid5)\) c) die Punkte \(A(0\mid2)\) und \(B(2\mid6)\) d) die Nullstelle \(x_0=5\) und der Punkt \(N(5\mid0)\) e) die Steigung \(m=2\) und der \(y\)-Achsenabschnitt \(t=-1\)

Denkanstöße

- Prüfe nicht nur, wie viele Angaben genannt werden, sondern ob sie voneinander unabhängige Informationen liefern. - Welche Information steckt bereits in einer Nullstelle? - Wann legen ein Punkt und eine Steigung genau eine Gerade fest? - Was bedeutet es, wenn zwei Angaben in Wirklichkeit denselben Punkt beschreiben?

Lösung

1. a) Die beiden Angaben beschreiben denselben einzelnen Punkt. Durch einen Punkt verlaufen unendlich viele Geraden. Die Angaben reichen nicht aus. 2. b) Eine Steigung und ein Punkt bestimmen genau eine Gerade. Die Angaben reichen aus. 3. c) Zwei Punkte mit verschiedenen \(x\)-Koordinaten bestimmen genau eine Gerade. Die Angaben reichen aus. 4. d) Die Nullstelle \(x_0=5\) bedeutet bereits den Punkt \((5\mid0)\). Die zweite Angabe ist daher nur eine Wiederholung; die Angaben reichen nicht aus. 5. e) Steigung und \(y\)-Achsenabschnitt legen \(y=mx+t\) eindeutig fest. Die Angaben reichen aus.

Antwort

a) nicht ausreichend b) ausreichend c) ausreichend d) nicht ausreichend e) ausreichend
4119138
Der Akku eines Smartphones entlädt sich bei einer bestimmten Nutzung gleichmäßig. Um 10:00 Uhr ist der Akku voll aufgeladen (\(100\,\%\)). Die folgende Tabelle zeigt den Ladestand zu verschiedenen Uhrzeiten: <table> <tr><td>Uhrzeit</td><td>10:00</td><td>12:00</td><td>14:00</td><td>15:00</td><td>18:00</td></tr> <tr><td>Ladestand (in \(\,\%\))</td><td>100</td><td>84</td><td>68</td><td>60</td><td>36</td></tr> </table> a) Berechne den durchschnittlichen Verbrauch an Akkuladung pro Stunde (in Prozentpunkten). Überprüfe dabei, ob der Verbrauch über den gesamten Zeitraum konstant ist. b) Schätze den Ladestand um 16:30 Uhr ab. Begründe dein Vorgehen. c) Wenn die Nutzung so weitergeht: Um wie viel Uhr wird der Akku leer (\(0\,\%\)) sein? d) Stelle einen Term auf, der den Ladestand \(y\) in Abhängigkeit von den vergangenen Stunden \(x\) seit 10:00 Uhr beschreibt.

Denkanstöße

- Rechne zuerst aus, um wie viele Prozentpunkte der Akkuladestand in einer Stunde sinkt. Bleibt dieser Wert zwischen allen Messpunkten gleich? - Wie viele Stunden sind von 10:00 Uhr bis 16:30 Uhr vergangen? - Wenn du weißt, wie viel der Akku pro Stunde verliert, kannst du ausrechnen, wie lange die verbleibende Akkuladung noch reicht. - Ein Term hilft dir, beliebige Zeiten einzusetzen. Was ist der Startwert und was wird abgezogen?

Lösung

1. Durchschnittlicher Verbrauch (a): Von 10:00 bis 12:00 Uhr (2 h): \(100 - 84 = 16\) Prozentpunkte, also \(8\) Prozentpunkte pro Stunde. Von 12:00 bis 14:00 Uhr (2 h): \(84 - 68 = 16\) Prozentpunkte, also \(8\) Prozentpunkte pro Stunde. Von 14:00 bis 15:00 Uhr (1 h): \(68 - 60 = 8\) Prozentpunkte, also \(8\) Prozentpunkte pro Stunde. Von 15:00 bis 18:00 Uhr (3 h): \(60 - 36 = 24\) Prozentpunkte, also \(8\) Prozentpunkte pro Stunde. Der Verbrauch ist über den gesamten Zeitraum konstant. 2. Ladestand um 16:30 Uhr (b): Von 10:00 bis 16:30 Uhr sind \(6{,}5\,\text{Stunden}\) vergangen. Einsetzen ergibt \(100 - 8 \cdot 6{,}5 = 48\). Der Ladestand beträgt \(48\,\%\). 3. Zeitpunkt für \(0\,\%\) (c): \(100 - 8x = 0 \Rightarrow 8x = 100 \Rightarrow x = 12{,}5\). \(12{,}5\,\text{Stunden}\) nach 10:00 Uhr ist 22:30 Uhr. 4. Funktionsterm (d): Mit dem Startwert \(100\) und einer Abnahme von \(8\) Prozentpunkten pro Stunde gilt \(y = 100 - 8x\).

Antwort

a) Der Verbrauch ist konstant und beträgt \(8\) Prozentpunkte pro Stunde. b) Um 16:30 Uhr beträgt der Ladestand \(48\,\%\). c) Der Akku wird um 22:30 Uhr leer sein. d) Der Term lautet \(y = 100 - 8x\).
4119548
Eine Gartenkerze hat zu Beginn eine Höhe von \(30\,\text{cm}\). Nachdem sie \(4\,\text{Stunden}\) lang gleichmäßig gebrannt hat, beträgt ihre Höhe nur noch \(22\,\text{cm}\). a) Überprüfe, ob die Zuordnung „Brenndauer (in \(\text{h}\)) \(\rightarrow\) verbleibende Höhe (in \(\text{cm}\))“ proportional ist. Begründe kurz. b) Stelle einen Term auf, der die Resthöhe \(h\) nach \(x\) Stunden beschreibt, solange die Kerze brennt. c) Berechne mithilfe deines Terms die Höhe der Kerze nach \(7{,}5\,\text{Stunden}\).

Denkanstöße

- Was passiert mit der Höhe, wenn die Zeit verstreicht? Startet die Höhe bei Null? - Wie viel Zentimeter verliert die Kerze in einer einzigen Stunde? - Kannst du eine Formel schreiben, die mit der Anfangshöhe beginnt?

Lösung

1. Prüfung der Proportionalität: Eine proportionale Zuordnung müsste bei \(0\,\text{h}\) den Wert \(0\,\text{cm}\) haben. Hier ist die Höhe bei \(0\,\text{h}\) jedoch \(30\,\text{cm}\). Die Zuordnung ist daher nicht proportional. 2. Berechnung der Abnahmerate: In \(4\,\text{h}\) verliert die Kerze \(30\,\text{cm} - 22\,\text{cm} = 8\,\text{cm}\). Die Rate beträgt \(8\,\text{cm} : 4\,\text{h} = 2\,\text{cm/h}\). 3. Aufstellen des Terms: Nach \(x\) Stunden wurden insgesamt \(2x\) Zentimeter abgebrannt. Daher gilt \(h(x) = 30 - 2x\) für \(0 \le x \le 15\). 4. Berechnung für \(x = 7{,}5\): \(h(7{,}5) = 30 - 2 \cdot 7{,}5 = 30 - 15 = 15\). Die Höhe beträgt \(15\,\text{cm}\).

Antwort

a) Die Zuordnung ist nicht proportional, da sie nicht durch den Ursprung \((0|0)\) verläuft: Zu Beginn ist die Kerze \(30\,\text{cm}\) hoch. b) Solange die Kerze brennt, gilt \(h(x) = 30 - 2x\) für \(0 \le x \le 15\). c) Nach \(7{,}5\,\text{Stunden}\) ist die Kerze noch \(15\,\text{cm}\) hoch.
4128918
Eine lineare Funktion \(p\) hat die Form \(p(x) = 3x + b\). Bekannt ist, dass der Graph der Funktion die \(x\)-Achse an der Stelle \(x = -2\) schneidet. a) Ermittle den Wert des Parameters \(b\). b) Bestimme die Lage des Punktes \(P(1|p(1))\) im Vergleich zum Graphen der Funktion \(q(x) = -2x + 5\). Liegt \(P\) oberhalb, unterhalb oder auf dem Graphen von \(q\)?

Denkanstöße

- Was weißt du über den Funktionswert an einer Nullstelle? Nutze dies, um die fehlende Zahl in der Gleichung zu finden. - Wie berechnet man den \(y\)-Wert eines Punktes, wenn die Funktionsgleichung und der \(x\)-Wert bekannt sind? - Vergleiche die Ergebnisse der beiden Funktionen für denselben \(x\)-Wert.

Lösung

1. Bestimmung von \(b\): Da die Nullstelle bei \(x = -2\) liegt, gilt \(p(-2) = 0\). \(3 \cdot (-2) + b = 0 \Rightarrow -6 + b = 0 \Rightarrow b = 6\). Die Funktionsgleichung lautet \(p(x) = 3x + 6\). 2. Berechnung des Punktes \(P\): Berechne \(p(1)\). \(p(1) = 3 \cdot 1 + 6 = 9\). Der Punkt ist \(P(1|9)\). 3. Vergleich mit \(q\): Berechne den Funktionswert \(q(1)\). \(q(1) = -2 \cdot 1 + 5 = 3\). 4. Da \(9 > 3\), liegt der Punkt \(P\) oberhalb des Graphen der Funktion \(q\).

Antwort

a) Der Parameter ist \(b = 6\). b) Der Punkt \(P(1|9)\) liegt oberhalb des Graphen von \(q\), da \(p(1) = 9\) und \(q(1) = 3\).
4128938
Eine lineare Funktion \(g\) mit der Gleichung \(g(x)=mx+t\) verläuft durch den Punkt \(P(0 \mid 6)\). Der Graph von \(g\) schließt mit den Koordinatenachsen im ersten Quadranten eine Fläche von \(15\,\text{FE}\) (Flächeneinheiten) ein. a) Bestimme die Nullstelle der Funktion \(g\). b) Ermittle die Funktionsgleichung von \(g\).

Denkanstöße

- Welchen Wert der Funktionsgleichung kannst du direkt aus dem Schnittpunkt mit der \(y\)-Achse ablesen? - Überlege dir die Formel für den Flächeninhalt eines rechtwinkligen Dreiecks und welche Größen gegeben sind. - Wenn du zwei Punkte des Graphen kennst, wie kannst du daraus die Steigung bestimmen?

Lösung

1. Da der Punkt \(P(0 \mid 6)\) auf der \(y\)-Achse liegt, ist der \(y\)-Achsenabschnitt \(t=6\). 2. Die Fläche des rechtwinkligen Dreiecks im ersten Quadranten ist \(A=\frac{1}{2} \cdot x_0 \cdot t\), wobei \(x_0\) die Nullstelle ist. 3. Einsetzen ergibt \(15=\frac{1}{2} \cdot x_0 \cdot 6\). Daraus folgt \(x_0=5\). 4. Mit den Punkten \((0 \mid 6)\) und \((5 \mid 0)\) ist \(m=\frac{0-6}{5-0}=-1{,}2\). 5. Die Funktionsgleichung lautet \(g(x)=-1{,}2x+6\).

Antwort

a) Die Nullstelle der Funktion \(g\) ist \(x=5\). b) Die Funktionsgleichung lautet \(g(x)=-1{,}2x+6\).
4128958
Lineare Funktionen haben die allgemeine Form \(f(x)=mx+t\). a) Bestimme die Funktionsgleichung einer Geraden, die die \(y\)-Achse bei \(-3\) schneidet und ihre Nullstelle bei \(x=6\) hat. b) Eine Gerade soll keine Nullstelle besitzen und durch den Punkt \(P(2 \mid 5)\) verlaufen. Gib die zugehörige Funktionsgleichung an und begründe deine Entscheidung mithilfe der Steigung \(m\).

Denkanstöße

- Welche Information liefert der Schnittpunkt mit der \(y\)-Achse für den Wert von \(t\)? - Was muss für den Verlauf einer Geraden gelten, damit ihr Funktionswert niemals \(0\) wird? - Welche Koordinaten hat ein Punkt auf der \(x\)-Achse?

Lösung

1. Aus dem \(y\)-Achsenabschnitt folgt \(t=-3\). Einsetzen der Nullstelle \((6 \mid 0)\) in \(0=6m-3\) ergibt \(m=0{,}5\). Damit lautet die Funktionsgleichung \(f(x)=0{,}5x-3\). 2. Damit eine lineare Funktion keine Nullstelle hat, muss ihr Graph als waagerechte Gerade parallel zur \(x\)-Achse verlaufen. Dafür gilt \(m=0\), und der konstante Funktionswert darf nicht \(0\) sein. 3. Da die Gerade durch \(P(2 \mid 5)\) verläuft, ist der Funktionswert überall \(5\). Somit gilt \(f(x)=5\).

Antwort

a) \(f(x)=0{,}5x-3\) b) \(f(x)=5\). Es gilt \(m=0\); die waagerechte Gerade liegt oberhalb der \(x\)-Achse und hat daher keine Nullstelle.
4129548
Der Graph einer linearen Funktion \(h\) verläuft durch den Punkt \(P(2 \mid 1)\). Das zugehörige Steigungsdreieck zeigt: Geht man von einem beliebigen Punkt auf der Geraden \(5\) Einheiten nach links, muss man \(2\) Einheiten nach oben gehen, um wieder auf der Geraden zu landen. Berechne die Steigung \(m\) und den \(y\)-Achsenabschnitt \(t\) der Funktion \(h\). Gib die Funktionsgleichung an.

Denkanstöße

- Achte genau auf die Richtungen im Steigungsdreieck: „nach links“ bedeutet eine negative Änderung in \(x\)-Richtung. - Wie kannst du einen bekannten Punkt nutzen, wenn die Steigung schon feststeht? - Setze die Punktkoordinaten in die allgemeine Form \(y=mx+t\) ein.

Lösung

1. „\(5\) Einheiten nach links“ bedeutet \(\Delta x=-5\), „\(2\) Einheiten nach oben“ bedeutet \(\Delta y=2\). Daher ist \(m=\frac{\Delta y}{\Delta x}=\frac{2}{-5}=-0{,}4\). 2. Einsetzen von \(m=-0{,}4\) und \(P(2 \mid 1)\) in \(y=mx+t\) ergibt \(1=-0{,}4 \cdot 2+t\). 3. Daraus folgt \(t=1{,}8\). 4. Die Funktionsgleichung lautet \(h(x)=-0{,}4x+1{,}8\).

Antwort

\(m=-0{,}4\), \(t=1{,}8\) und \(h(x)=-0{,}4x+1{,}8\)
4129578
Bestimme die Funktionsgleichung einer linearen Funktion \(h(x) = mx + t\) basierend auf den folgenden Bedingungen: a) Der Graph von \(h\) ist parallel zur Geraden mit der Gleichung \(p(x) = -4x + 10\) und hat denselben \(y\)-Achsenabschnitt wie die Gerade \(q(x) = 0{,}5x - 2\). b) Wie müssen \(m\) und \(t\) gewählt werden, damit der Graph eine horizontale Gerade ist, die durch den Punkt \(P(5|3)\) verläuft? c) Ausgehend von der Geraden \(f(x) = x\) wird die Steigung verdoppelt und der Graph anschließend um \(3\) Einheiten nach unten verschoben. Wie lautet die neue Funktionsgleichung?

Denkanstöße

- Wenn zwei Geraden parallel sind, was wissen wir dann über ihr \(m\)? - Überlege dir bei einer horizontalen Geraden: Ändert sich der \(y\)-Wert, wenn du auf der Geraden nach links oder rechts gehst? - Führe die Änderungen Schritt für Schritt nacheinander an den Werten für \(m\) und \(t\) durch.

Lösung

1. Parallelität zu \(p(x) = -4x + 10\) bedeutet gleiche Steigung, also \(m = -4\). Der \(y\)-Achsenabschnitt von \(q(x) = 0{,}5x - 2\) ist \(t = -2\). Somit lautet die Gleichung \(h(x) = -4x - 2\). 2. Eine horizontale Gerade hat die Steigung \(m = 0\). Wenn sie durch den Punkt \(P(5|3)\) verläuft, muss der \(y\)-Wert für alle \(x\) gleich \(3\) sein, also ist der \(y\)-Achsenabschnitt \(t = 3\). Die Gleichung lautet \(h(x) = 3\). 3. Die Ausgangsfunktion ist \(f(x) = 1 \cdot x + 0\). Verdopplung der Steigung führt zu \(m = 1 \cdot 2 = 2\). Eine Verschiebung um \(3\) Einheiten nach unten bedeutet \(t = 0 - 3 = -3\). Die neue Gleichung ist \(h(x) = 2x - 3\).

Antwort

a) \(h(x) = -4x - 2\) b) \(m = 0\) und \(t = 3\); Gleichung: \(h(x) = 3\) c) \(h(x) = 2x - 3\)
4129598
Eine Gerade \(g\) ist durch die Gleichung \(y=1{,}5x-2\) gegeben. Erstelle die Funktionsgleichungen für drei weitere Geraden \(h\), \(i\) und \(j\) nach folgenden Vorgaben: - \(h\) ist parallel zu \(g\) und schneidet die \(y\)-Achse bei \(4\). - \(i\) hat dieselbe Steigung wie \(g\), verläuft aber durch den Punkt \(P(2 \mid 1)\). - \(j\) schneidet die \(y\)-Achse im selben Punkt wie \(g\), verläuft aber parallel zur \(x\)-Achse. Welche dieser Geraden \((g,h,i,j)\) sind zueinander parallel oder sogar identisch?

Denkanstöße

- Was gilt für die Steigungen paralleler Geraden? - Wie kannst du mit einem gegebenen Punkt den noch fehlenden \(y\)-Achsenabschnitt bestimmen? - Woran erkennst du, dass zwei Geraden nicht nur parallel, sondern identisch sind?

Lösung

1. Für \(h\) gilt wegen der Parallelität \(m=1{,}5\) und wegen des Achsenabschnitts \(t=4\). Damit ist \(h: y=1{,}5x+4\). 2. Für \(i\) gilt ebenfalls \(m=1{,}5\). Einsetzen von \(P(2 \mid 1)\) ergibt \(1=1{,}5 \cdot 2+t\), also \(t=-2\). Damit ist \(i: y=1{,}5x-2\). 3. Für \(j\) gilt wegen der Parallelität zur \(x\)-Achse \(m=0\). Der gemeinsame \(y\)-Achsenabschnitt mit \(g\) ist \(t=-2\), also \(j:y=-2\). 4. \(g\) und \(i\) haben dieselbe Gleichung und sind identisch. \(h\) hat dieselbe Steigung, aber einen anderen \(y\)-Achsenabschnitt und ist daher zu beiden echt parallel. \(j\) hat die Steigung \(0\) und ist zu keiner der drei anderen Geraden parallel.

Antwort

\(h:y=1{,}5x+4\), \(i:y=1{,}5x-2\), \(j:y=-2\). \(g\) und \(i\) sind identisch; \(h\) ist zu \(g\) und \(i\) echt parallel; \(j\) ist zu keiner der drei anderen Geraden parallel.
4129628
Eine Gerade \(g\) verläuft durch die Punkte \(P(-1 \mid 7)\) und \(Q(2 \mid -2)\). a) Stelle die Funktionsgleichung von \(g\) in der Form \(y=mx+t\) auf. b) Führe anschließend mit dieser Gleichung für \(R(0 \mid 5)\) und \(S(1 \mid 1)\) jeweils eine Punktprobe durch und entscheide, welcher Punkt auf \(g\) liegt.

Denkanstöße

- Welche Steigung erhältst du aus \(P\) und \(Q\)? - Wie bestimmst du danach den Achsenabschnitt \(t\)? - Welchen Funktionswert muss die Gleichung bei der jeweiligen \(x\)-Koordinate liefern, damit der Punkt auf der Geraden liegt?

Lösung

1. Die Steigung ist \(m=\frac{-2-7}{2-(-1)}=-3\). 2. Mit \(P(-1\mid7)\) gilt \(7=-3\cdot(-1)+t\). Daraus folgt \(t=4\), also \(y=-3x+4\). 3. Für \(R\) liefert die Funktion bei \(x=0\) den Wert \(4\). Da \(4\ne5\), liegt \(R\) nicht auf \(g\). 4. Für \(S\) gilt bei \(x=1\): \(-3\cdot1+4=1\). Daher liegt \(S\) auf \(g\).

Antwort

a) \(y=-3x+4\) b) \(R\) liegt nicht auf \(g\); \(S\) liegt auf \(g\).
4129638
Die monatlichen Kosten für einen Ladetarif für ein Elektroauto setzen sich aus einer Grundgebühr von \(18{,}50\,\text{€}\) und einem Preis von \(0{,}80\,\text{€}\) pro verbrauchter Kilowattstunde \((\text{kWh})\) zusammen. a) Stelle die lineare Kostenfunktion \(K(x)=mx+t\) für einen Verbrauch von \(x\,\text{kWh}\) auf. Ein Kunde behauptet, für \(40\,\text{kWh}\) genau \(50{,}50\,\text{€}\) bezahlt zu haben. Überprüfe die Angabe mit deiner Funktion. b) Wie viele Kilowattstunden wurden verbraucht, wenn die Rechnung genau \(74{,}50\,\text{€}\) beträgt?

Denkanstöße

- Welcher Teil der Kosten hängt vom Verbrauch ab und welcher bleibt konstant? - Welche Größen entsprechen in \(K(x)=mx+t\) der Steigung \(m\) und dem Achsenabschnitt \(t\)? - Wie kannst du ein gegebenes Wertepaar mit deiner Funktionsgleichung prüfen? - Wie gehst du vor, wenn statt des Verbrauchs der Rechnungsbetrag gegeben ist?

Lösung

1. Der verbrauchsabhängige Preis ist die Steigung \(m=0{,}80\), die Grundgebühr ist der \(y\)-Achsenabschnitt \(t=18{,}50\). Daher gilt \(K(x)=0{,}80x+18{,}50\). 2. Für \(x=40\) ergibt sich \(K(40)=0{,}80\cdot40+18{,}50=50{,}50\). Die Angabe passt zum Tarifmodell. 3. Für Teil b gilt \(74{,}50=0{,}80x+18{,}50\). Nach Subtraktion von \(18{,}50\) folgt \(56=0{,}80x\). 4. Division durch \(0{,}80\) ergibt \(x=70\). Es wurden \(70\,\text{kWh}\) verbraucht.

Antwort

a) \(K(x)=0{,}80x+18{,}50\); die Angabe für \(40\,\text{kWh}\) ist korrekt. b) \(70\,\text{kWh}\)
4129728
Ein Kurierdienst berechnet für seine Lieferungen eine feste Grundgebühr sowie einen konstanten Betrag pro gefahrenem Kilometer. Eine Fahrt über \(10\,\text{km}\) kostet insgesamt \(17{,}00\,\text{€}\). Eine Fahrt über \(25\,\text{km}\) kostet \(32{,}00\,\text{€}\). a) Ermittle die Funktionsgleichung, die die Gesamtkosten \(K\) in Euro in Abhängigkeit von der Strecke \(s\) in Kilometern darstellt. b) Wie hoch ist die Grundgebühr des Kurierdienstes? c) Berechne die Kosten für eine Lieferung über \(40\,\text{km}\).

Denkanstöße

- Vergleiche, um wie viel die Kosten und die Strecke zwischen den beiden Angaben zunehmen. - Welche Bedeutung hat der Funktionswert bei einer Strecke von \(0\,\text{km}\)? - Wenn das Kostenmodell feststeht, wie erhältst du die Kosten für eine bestimmte Strecke?

Lösung

1. Die Kosten steigen von \(17{,}00\,\text{€}\) auf \(32{,}00\,\text{€}\), während die Strecke von \(10\,\text{km}\) auf \(25\,\text{km}\) steigt. Daher ist \(m=\frac{32-17}{25-10}=1\,\frac{\text{€}}{\text{km}}\). 2. Mit \(K(s)=ms+t\) und dem Wertepaar \((10 \mid 17)\) gilt \(17=10+t\). Somit ist \(t=7\), also beträgt die Grundgebühr \(7{,}00\,\text{€}\). 3. Die Kostenfunktion lautet \(K(s)=s+7\). 4. Für \(40\,\text{km}\) gilt \(K(40)=40+7=47\). Die Lieferung kostet \(47{,}00\,\text{€}\).

Antwort

a) \(K(s)=s+7\) b) \(7{,}00\,\text{€}\) c) \(47{,}00\,\text{€}\)
4129818
Eine lineare Funktion \(p\) hat die Steigung \(m=-\frac{2}{3}\) und ihr Graph verläuft durch den Punkt \(A(3 \mid 1)\). a) Ermittle die Funktionsgleichung von \(p\). b) Bestimme die Koordinaten eines weiteren Punktes \(B\) auf dem Graphen, dessen Koordinaten beide ganzzahlig sind. c) Überprüfe durch eine Rechnung, ob der Punkt \(C(-6 \mid 7)\) auf dem Graphen von \(p\) liegt.

Denkanstöße

- Wie kannst du mit der bekannten Steigung und einem Punkt den fehlenden \(y\)-Achsenabschnitt bestimmen? - Welche \(x\)-Werte sind bei einem Drittel-Bruch praktisch, wenn ganzzahlige Koordinaten entstehen sollen? - Wie prüfst du rechnerisch, ob ein gegebener Punkt auf einem Funktionsgraphen liegt?

Lösung

1. Mit \(y=mx+t\), \(m=-\frac{2}{3}\) und \(A(3 \mid 1)\) gilt \(1=-\frac{2}{3} \cdot 3+t\). Daraus folgt \(t=3\). 2. Somit lautet die Funktionsgleichung \(p(x)=-\frac{2}{3}x+3\). 3. Für einen weiteren ganzzahligen Punkt kann man zum Beispiel \(x=0\) wählen. Dann ist \(p(0)=3\), also liegt \(B(0 \mid 3)\) auf dem Graphen. 4. Für \(C\) gilt \(p(-6)=-\frac{2}{3} \cdot (-6)+3=7\). Der Punkt \(C(-6 \mid 7)\) liegt daher auf dem Graphen.

Antwort

a) \(p(x)=-\frac{2}{3}x+3\) b) Zum Beispiel \(B(0 \mid 3)\) c) Ja, denn \(p(-6)=7\).
4129958
Eine Gerade verläuft durch die Punkte \(C(0 \mid 4)\) und \(D(5 \mid 2)\). a) Ermittle die Funktionsgleichung dieser Geraden. b) Berechne die Nullstelle der Funktion, also den \(x\)-Wert, an dem die Gerade die \(x\)-Achse schneidet.

Denkanstöße

- Was verrät ein Punkt der Form \((0 \mid y)\) direkt über den \(y\)-Achsenabschnitt? - Wie berechnest du die Steigung aus den beiden gegebenen Punkten? - Welchen Funktionswert hat die Gerade an ihrer Nullstelle?

Lösung

1. Da \(C(0 \mid 4)\) auf der \(y\)-Achse liegt, ist der \(y\)-Achsenabschnitt \(t=4\). 2. Die Steigung ist \(m=\frac{2-4}{5-0}=-\frac{2}{5}=-0{,}4\). 3. Damit lautet die Funktionsgleichung \(y=-0{,}4x+4\). 4. Für die Nullstelle gilt \(0=-0{,}4x+4\). Daraus folgt \(x=10\).

Antwort

a) \(y=-0{,}4x+4\) b) \(x=10\)
4129968
Gegeben sind die Punkte \(P(1 \mid 2)\) und \(Q(3 \mid 3)\). a) Stelle die Gleichung der Geraden auf, die durch \(P\) und \(Q\) geht. b) Überprüfe rechnerisch, ob der Punkt \(R(7 \mid 5)\) ebenfalls auf dieser Geraden liegt. Begründe deine Antwort.

Denkanstöße

- Wie berechnest du die Steigung aus zwei Punkten? - Wie kannst du danach mit einem der Punkte den \(y\)-Achsenabschnitt bestimmen? - Wie prüfst du rechnerisch, ob ein weiterer Punkt die Geradengleichung erfüllt?

Lösung

1. Die Steigung ist \(m=\frac{3-2}{3-1}=\frac{1}{2}=0{,}5\). 2. Einsetzen von \(P(1 \mid 2)\) in \(y=mx+t\) ergibt \(2=0{,}5+t\). Damit ist \(t=1{,}5\). 3. Die Geradengleichung lautet \(y=0{,}5x+1{,}5\). 4. Für \(x=7\) ist \(0{,}5 \cdot 7+1{,}5=5\). Der berechnete Wert stimmt mit der \(y\)-Koordinate von \(R\) überein, daher liegt \(R\) auf der Geraden.

Antwort

a) \(y=0{,}5x+1{,}5\) b) Ja, denn \(0{,}5 \cdot 7+1{,}5=5\).
4129978
Die Gerade \(f\) verläuft durch die Punkte \(A(-4 \mid 1)\) und \(B(2 \mid 4)\). Bestimme die Funktionsgleichung einer Geraden \(g\), die parallel zu \(f\) verläuft und durch den Punkt \(P(2 \mid -2)\) geht.

Denkanstöße

- Welche Eigenschaft haben die Steigungen paralleler Geraden? - Wie berechnest du die Steigung von \(f\) aus den beiden Punkten? - Wie kannst du mit dem Punkt \(P\) den noch fehlenden \(y\)-Achsenabschnitt von \(g\) bestimmen?

Lösung

1. Die Steigung der Geraden \(f\) ist \(m=\frac{4-1}{2-(-4)}=\frac{3}{6}=0{,}5\). 2. Weil \(g\) parallel zu \(f\) ist, hat \(g\) ebenfalls die Steigung \(m=0{,}5\). 3. Einsetzen von \(P(2 \mid -2)\) in \(y=mx+t\) ergibt \(-2=0{,}5 \cdot 2+t\). Daher ist \(t=-3\). 4. Die Funktionsgleichung lautet \(g:y=0{,}5x-3\).

Antwort

\(g:y=0{,}5x-3\)
4129998
Zwei Geraden \(g_1\) und \(g_2\) sind parallel zueinander. Die Gerade \(g_1\) verläuft durch die Punkte \(C(-2 \mid 7)\) und \(D(1 \mid -2)\). Die Gerade \(g_2\) hat den \(y\)-Achsenabschnitt \(t=1\) und verläuft durch den Punkt \(E(3 \mid y_E)\). a) Bestimme die Funktionsgleichung von \(g_2\). b) Berechne die fehlende Koordinate \(y_E\) des Punktes \(E\).

Denkanstöße

- Bestimme zuerst die Steigung der ersten Geraden. - Welche Steigung muss die parallele zweite Gerade haben? - Wenn Steigung und \(y\)-Achsenabschnitt bekannt sind, wie lautet die Geradengleichung? - Wie erhältst du anschließend die fehlende \(y\)-Koordinate von \(E\)?

Lösung

1. Die Steigung von \(g_1\) ist \(m=\frac{-2-7}{1-(-2)}=-3\). 2. Wegen \(g_1 \parallel g_2\) hat \(g_2\) ebenfalls die Steigung \(m=-3\). 3. Mit dem gegebenen \(y\)-Achsenabschnitt \(t=1\) lautet die Gleichung von \(g_2\): \(y=-3x+1\). 4. Für \(E\) gilt \(y_E=-3 \cdot 3+1=-8\).

Antwort

a) \(g_2:y=-3x+1\) b) \(y_E=-8\)
4130018
Eine Kerze wird angezündet und brennt gleichmäßig ab. Nach \(3\) Stunden ist sie noch \(18\,\text{cm}\) hoch. Man weiß, dass sie pro Stunde um \(2{,}5\,\text{cm}\) kürzer wird. a) Stelle eine Funktionsgleichung auf, die die Höhe \(h\) in Zentimetern in Abhängigkeit von der Zeit \(t\) in Stunden beschreibt. b) Wie hoch war die Kerze zu Beginn, also beim Anzünden?

Denkanstöße

- Welches Vorzeichen hat die Änderungsrate, wenn die Höhe abnimmt? - Welche bekannte Höhe gehört zur Zeit \(t=3\)? - Wie kannst du von diesem späteren Wert auf die Anfangshöhe zurückrechnen?

Lösung

1. Weil die Kerze pro Stunde um \(2{,}5\,\text{cm}\) kürzer wird, beträgt die Änderungsrate \(-2{,}5\,\frac{\text{cm}}{\text{h}}\). 2. Nach \(3\) Stunden gilt \(h(3)=18\). Daher hat das Modell die Form \(18=-2{,}5 \cdot 3+\text{Anfangswert}\). 3. Der Anfangswert beträgt \(25{,}5\,\text{cm}\). 4. Damit lautet die Funktionsgleichung \(h(t)=-2{,}5t+25{,}5\).

Antwort

a) \(h(t)=-2{,}5t+25{,}5\) b) \(25{,}5\,\text{cm}\)
4130028
Gegeben ist eine lineare Funktion \(f\) mit der Steigung \(m=-2\), deren Graph durch den Punkt \(A(4 \mid 6)\) verläuft. a) Ermittle die Funktionsgleichung von \(f\). b) Berechne die Nullstelle der Funktion und gib den Schnittpunkt des Graphen mit der \(x\)-Achse an.

Denkanstöße

- Wie kannst du mit einer bekannten Steigung und einem Punkt den fehlenden \(y\)-Achsenabschnitt bestimmen? - Welchen Funktionswert hat eine Nullstelle? - Wie notierst du den Schnittpunkt mit der \(x\)-Achse?

Lösung

1. Einsetzen von \(m=-2\) und \(A(4 \mid 6)\) in \(y=mx+t\) ergibt \(6=-2 \cdot 4+t\). 2. Daraus folgt \(t=14\). Die Funktionsgleichung lautet \(f(x)=-2x+14\). 3. Für die Nullstelle gilt \(0=-2x+14\). Daher ist \(x=7\). 4. Der Schnittpunkt mit der \(x\)-Achse ist \(S_x(7 \mid 0)\).

Antwort

a) \(f(x)=-2x+14\) b) Nullstelle: \(x=7\); \(S_x(7 \mid 0)\)
4130068
Gegeben ist eine Wertetabelle, die zu einer linearen Funktion \(f\) gehört. <table><tbody><tr><td>\(x\)</td><td>\(-2\)</td><td>\(0\)</td><td>\(3\)</td></tr><tr><td>\(f(x)\)</td><td>\(-7\)</td><td>\(-3\)</td><td>?</td></tr></tbody></table> a) Bestimme die Funktionsgleichung von \(f\) und berechne den fehlenden Wert für \(x=3\). b) Überprüfe rechnerisch, ob der Punkt \(P(10 \mid 17)\) auf dem Graphen der Funktion liegt.

Denkanstöße

- Welchen Wert liefert die Tabelle an der Stelle \(x=0\)? - Wie kannst du aus zwei Tabellenpunkten die Steigung bestimmen? - Wie prüfst du mit der fertigen Funktionsgleichung einen weiteren Punkt?

Lösung

1. Aus der Tabelle folgt \(f(0)=-3\). Daher ist der \(y\)-Achsenabschnitt \(t=-3\). 2. Mit den Punkten \((-2 \mid -7)\) und \((0 \mid -3)\) ist \(m=\frac{-3-(-7)}{0-(-2)}=2\). Somit gilt \(f(x)=2x-3\). 3. Der fehlende Tabellenwert ist \(f(3)=2 \cdot 3-3=3\). 4. Für \(P\) gilt \(f(10)=2 \cdot 10-3=17\). Damit liegt \(P(10 \mid 17)\) auf dem Graphen.

Antwort

a) \(f(x)=2x-3\) und \(f(3)=3\) b) Ja, denn \(f(10)=17\).
4130088
Eine Wertetabelle soll eine lineare Funktion beschreiben. <table><tbody><tr><td>\(x\)</td><td>\(2\)</td><td>\(5\)</td><td>\(11\)</td></tr><tr><td>\(y\)</td><td>\(4\)</td><td>\(5{,}5\)</td><td>\(y_3\)</td></tr></tbody></table> a) Welchen Wert muss \(y_3\) annehmen, damit der Zusammenhang linear ist? b) Eine neue lineare Funktion \(h\) entsteht, indem die Steigung der ursprünglichen Funktion verdoppelt wird, der Punkt \((2 \mid 4)\) aber weiterhin auf dem Graphen liegt. Bestimme die neue Funktionsgleichung von \(h\).

Denkanstöße

- Welche konstante Änderung von \(y\) gehört bei einer linearen Funktion zu einer bestimmten Änderung von \(x\)? - Wie verändert sich die Steigung in Teil b)? - Wie kannst du mit der neuen Steigung und dem festgehaltenen Punkt den neuen \(y\)-Achsenabschnitt bestimmen?

Lösung

1. Die Steigung der ursprünglichen Funktion ist \(m=\frac{5{,}5-4}{5-2}=0{,}5\). 2. Von \(x=5\) bis \(x=11\) wächst \(x\) um \(6\). Daher wächst \(y\) um \(0{,}5 \cdot 6=3\), also ist \(y_3=8{,}5\). 3. Die neue Steigung lautet \(m_h=2 \cdot 0{,}5=1\). 4. Mit \((2 \mid 4)\) in \(h(x)=x+t_h\) gilt \(4=2+t_h\). Daher ist \(t_h=2\). 5. Die neue Funktionsgleichung lautet \(h(x)=x+2\).

Antwort

a) \(y_3=8{,}5\) b) \(h(x)=x+2\)
4130098
Eine Gerade verläuft durch die Punkte \(A(-1 \mid 7)\) und \(B(2 \mid -2)\). a) Bestimme die Funktionsgleichung in der Form \(y=mx+t\). b) Ein weiterer Punkt \(C(x \mid -11)\) liegt ebenfalls auf dieser Geraden. Berechne die fehlende Koordinate \(x\).

Denkanstöße

- Wie berechnest du die Steigung zwischen den beiden gegebenen Punkten? - Wie kannst du danach einen Punkt nutzen, um den \(y\)-Achsenabschnitt zu bestimmen? - Welche Gleichung muss der Punkt \(C\) erfüllen?

Lösung

1. Die Steigung ist \(m=\frac{-2-7}{2-(-1)}=-3\). 2. Einsetzen von \(B(2 \mid -2)\) in \(y=-3x+t\) ergibt \(-2=-6+t\). Daher ist \(t=4\). 3. Die Geradengleichung lautet \(y=-3x+4\). 4. Für \(C\) gilt \(-11=-3x+4\). Daraus folgt \(x=5\).

Antwort

a) \(y=-3x+4\) b) \(x=5\)
4130108
Gegeben ist die Gerade \(g\), die durch die Punkte \(P(0 \mid 3)\) und \(Q(4 \mid 5)\) verläuft. Eine zweite Gerade \(h\) verläuft parallel zu \(g\) und geht durch den Punkt \(R(2 \mid 1)\). a) Ermittle die Funktionsgleichungen für \(g\) und \(h\). b) Bestimme die Nullstelle von \(h\) und gib den Schnittpunkt der Geraden mit der \(x\)-Achse an.

Denkanstöße

- Was gilt für die Steigungen paralleler Geraden? - Welche Information kannst du aus einem Punkt mit \(x=0\) direkt ablesen? - Welchen Funktionswert hat eine Nullstelle?

Lösung

1. Aus \(P(0 \mid 3)\) folgt für \(g\) der \(y\)-Achsenabschnitt \(t_g=3\). Die Steigung ist \(m_g=\frac{5-3}{4-0}=0{,}5\). Damit gilt \(g(x)=0{,}5x+3\). 2. Weil \(h\) parallel zu \(g\) ist, gilt \(m_h=0{,}5\). Mit \(R(2 \mid 1)\) folgt \(1=0{,}5 \cdot 2+t_h\), also \(t_h=0\). Daher ist \(h(x)=0{,}5x\). 3. Für die Nullstelle gilt \(0=0{,}5x\). Somit ist \(x=0\) und \(S_x(0 \mid 0)\).

Antwort

a) \(g(x)=0{,}5x+3\) und \(h(x)=0{,}5x\) b) Nullstelle: \(x=0\); \(S_x(0 \mid 0)\)
4130158
Die Punkte \(A(1 \mid 4)\) und \(B(3 \mid 10)\) liegen auf dem Graphen einer linearen Funktion. Ein weiterer Punkt \(C(x \mid 19)\) liegt auf demselben Graphen. a) Stelle aus \(A\) und \(B\) die Funktionsgleichung in der Form \(y=mx+t\) auf. b) Bestimme anschließend mit dieser Funktionsgleichung die \(x\)-Koordinate von \(C\).

Denkanstöße

- Welche Steigung ergibt sich aus den Punkten \(A\) und \(B\)? - Wie bestimmst du mit einem der Punkte anschließend den Achsenabschnitt \(t\)? - Welchen Funktionswert musst du für den Punkt \(C\) in deine fertige Gleichung einsetzen?

Lösung

1. Aus \(A\) und \(B\) folgt \(m=\frac{10-4}{3-1}=3\). 2. Mit \(A(1\mid4)\) in \(y=3x+t\) gilt \(4=3+t\). Daher ist \(t=1\). 3. Die Funktionsgleichung lautet \(y=3x+1\). 4. Für \(C\) gilt \(19=3x+1\). Daraus folgt \(x=6\).

Antwort

a) \(y=3x+1\) b) \(x=6\)
4130178
Gegeben sind die vier Punkte \(S(-2 \mid -7)\), \(T(0 \mid -1)\), \(U(1 \mid 2)\) und \(V(3 \mid 7)\). Drei dieser Punkte liegen auf einer gemeinsamen Geraden, während ein Punkt nicht dazugehört. Identifiziere den Punkt, der nicht auf der Geraden liegt, und bestimme die Funktionsgleichung der Geraden, auf der die übrigen drei Punkte liegen.

Denkanstöße

- Vergleiche die Steigungen zwischen mehreren Punktpaaren. - Welcher Punkt passt nicht zur konstanten Steigung der anderen drei? - Welchen \(y\)-Achsenabschnitt kannst du aus einem Punkt mit \(x=0\) direkt ablesen? - Wie setzt du Steigung und Achsenabschnitt zur Geradengleichung zusammen?

Lösung

1. Zwischen \(S\) und \(T\) ist \(m_{ST}=\frac{-1-(-7)}{0-(-2)}=3\). 2. Zwischen \(T\) und \(U\) ist \(m_{TU}=\frac{2-(-1)}{1-0}=3\). Damit liegen \(S,T,U\) auf einer Geraden. 3. Zwischen \(U\) und \(V\) ist \(m_{UV}=\frac{7-2}{3-1}=2{,}5\). Daher liegt \(V\) nicht auf dieser Geraden. 4. Aus \(T(0 \mid -1)\) folgt der \(y\)-Achsenabschnitt \(t=-1\). Mit \(m=3\) lautet die Geradengleichung \(y=3x-1\).

Antwort

Der Punkt \(V(3 \mid 7)\) liegt nicht auf der Geraden. Für die übrigen drei Punkte gilt \(y=3x-1\).
4130218
Eine Filamentrolle wird in einem 3D-Drucker mit gleichbleibender Geschwindigkeit abgewickelt. Zwei Stunden nach Druckbeginn sind noch \(15\,\text{m}\) Filament auf der Rolle, nach insgesamt fünf Stunden noch \(9\,\text{m}\). 1. Bestimme die lineare Funktion \(L(t)\), die die verbleibende Filamentlänge in Metern nach \(t\) Stunden beschreibt. 2. Wie lang war das Filament zu Beginn? 3. Nach wie vielen Stunden wäre die Rolle bei unverändertem Verbrauch leer? 4. Für welchen Zeitbereich ist das Modell im Sachkontext sinnvoll?

Denkanstöße

- Welche zwei Punkte liefert der Text für \(t\) und die verbleibende Länge? - Wie bestimmst du daraus den Verbrauch pro Stunde? - Welcher Funktionswert gehört zu einer leeren Rolle? - Welche Zeiten würden im Sachkontext zu negativen Restlängen führen?

Lösung

1. Aus \((2\mid15)\) und \((5\mid9)\) folgt \(m=\frac{9-15}{5-2}=-2\,\text{m/h}\). 2. Aus \(15=-2\cdot2+t\) folgt der Anfangswert \(19\). Damit gilt \(L(t)=-2t+19\). 3. Für eine leere Rolle gilt \(0=-2t+19\), also \(t=9{,}5\). 4. Sachlich sinnvoll ist \(0\le t\le9{,}5\).

Antwort

1. \(L(t)=-2t+19\) 2. \(19\,\text{m}\) 3. Nach \(9{,}5\,\text{h}\) 4. \(t\in[0;9{,}5]\)
4130228
Eine Etikettiermaschine arbeitet während eines Auftrags gleichmäßig. Zehn Minuten nach Beginn der Messung sind insgesamt \(450\) Etiketten fertig, nach \(25\) Minuten sind es \(825\). 1. Ermittle die lineare Funktion \(N(x)\), die die Gesamtzahl der fertigen Etiketten nach \(x\) Minuten beschreibt. 2. Wie viele Etiketten waren zu Beginn der Messung bereits fertig? 3. Der Auftrag umfasst insgesamt \(1200\) Etiketten. Nach welcher Zeit ist er abgeschlossen?

Denkanstöße

- Welche beiden Messpunkte beschreiben die Produktion? - Wie viele Etiketten kommen pro Minute hinzu? - Was bedeutet \(N(0)\) in diesem Zusammenhang? - Welcher Funktionswert gehört zum vollständig bearbeiteten Auftrag?

Lösung

1. Aus \((10\mid450)\) und \((25\mid825)\) folgt \(m=\frac{825-450}{25-10}=25\) Etiketten pro Minute. 2. Aus \(450=25\cdot10+t\) folgt \(t=200\). Daher gilt \(N(x)=25x+200\). 3. Für den abgeschlossenen Auftrag gilt \(1200=25x+200\). Daraus folgt \(x=40\).

Antwort

1. \(N(x)=25x+200\) 2. \(200\) Etiketten 3. Nach \(40\,\text{min}\)
4130328
Eine Kerze hat zu Beginn eine Höhe von \(24\,\text{cm}\). Nach einer Brenndauer von \(3\,\text{Stunden}\) ist sie noch \(18\,\text{cm}\) hoch. a) Erstelle eine Funktionsgleichung, die die Höhe \(h\) (in \(\text{cm}\)) in Abhängigkeit von der Zeit \(t\) (in Stunden) angibt. b) Erkläre die Bedeutung der Steigung \(m\) und des Anfangswerts in diesem Sachzusammenhang. c) Berechne die Höhe der Kerze nach \(5\,\text{Stunden}\).

Denkanstöße

- Welche beiden Punkte des linearen Modells kannst du aus dem Text ablesen? - Was beschreibt die Änderung der Kerzenhöhe pro Stunde? - Welche Bedeutung hat der Funktionswert bei \(t=0\) im Sachzusammenhang?

Lösung

1. Bei \(t=0\) ist die Kerze \(24\,\text{cm}\) hoch. Das ist der Anfangswert des Modells. 2. Aus den Punkten \((0|24)\) und \((3|18)\) folgt \(m = \frac{18-24}{3-0} = -2\). Damit lautet die Gleichung \(h(t) = -2t + 24\). 3. Die Steigung \(m=-2\) bedeutet, dass die Kerze pro Stunde um \(2\,\text{cm}\) kürzer wird. Der Anfangswert \(24\,\text{cm}\) ist die Kerzenhöhe zu Beginn. 4. Nach \(5\,\text{Stunden}\) gilt \(h(5)=-2 \cdot 5+24=14\). Die Kerze ist dann \(14\,\text{cm}\) hoch.

Antwort

a) \(h(t) = -2t + 24\) b) Die Steigung \(m=-2\) beschreibt eine Abnahme um \(2\,\text{cm}\) pro Stunde. Der Anfangswert \(24\,\text{cm}\) ist die Höhe der Kerze zu Beginn. c) \(14\,\text{cm}\)
4130378
Eine Gerade hat die Steigung \(m=-3\) und verläuft durch den Punkt \(P(2\mid-4)\). Ein weiterer Punkt \(Q(x\mid8)\) liegt ebenfalls auf dieser Geraden. Bestimme zuerst die Funktionsgleichung in der Form \(y=mx+t\) und berechne damit die fehlende \(x\)-Koordinate von \(Q\).

Denkanstöße

- Welche Größe in \(y=mx+t\) ist noch unbekannt, wenn die Steigung schon gegeben ist? - Wie kannst du den Punkt \(P\) verwenden, um \(t\) zu bestimmen? - Welche Gleichung entsteht anschließend, wenn du die \(y\)-Koordinate von \(Q\) einsetzt?

Lösung

1. Setze \(m=-3\) und \(P(2\mid-4)\) in \(y=mx+t\) ein: \(-4=-3\cdot2+t\). 2. Daraus folgt \(t=2\). Die Gerade hat also die Gleichung \(y=-3x+2\). 3. Für \(Q(x\mid8)\) gilt \(8=-3x+2\). 4. Nach Subtraktion von \(2\) folgt \(6=-3x\), also \(x=-2\).

Antwort

\(y=-3x+2\); die fehlende Koordinate ist \(x=-2\), also \(Q(-2\mid8)\).
4130418
Ein Techniker erfasst drei Messpunkte: \(A(10|25)\), \(B(20|45)\) und \(C(30|62)\). a) Bestimme die Gleichung der Geraden \(g\), die exakt durch die Punkte \(A\) und \(B\) verläuft. b) Prüfe rechnerisch, ob der Punkt \(C\) ebenfalls auf dieser Geraden liegt. c) Der Techniker möchte die Steigung der Geraden so anpassen, dass sie weiterhin durch \(A\) verläuft, aber näher am Punkt \(C\) liegt. Muss er die Steigung vergrößern oder verkleinern? Begründe deine Entscheidung ohne eine neue Gleichung aufzustellen.

Denkanstöße

- Welche zwei Punkte legen die gesuchte Gerade in Teil a) fest? - Wie kannst du rechnerisch prüfen, ob ein gegebener Punkt auf einer Geraden liegt? - Denke für Teil c) an eine Gerade, die im Punkt \(A\) festgehalten wird: Wie verändert sich ihr Verlauf rechts von \(A\), wenn sie flacher wird?

Lösung

1. Für die Gerade durch \(A\) und \(B\) gilt \(m = \frac{45-25}{20-10} = 2\). 2. Für den \(y\)-Achsenabschnitt \(t\) gilt \(25 = 2 \cdot 10 + t\), also \(t=5\). Damit ist \(g(x)=2x+5\). 3. Für \(C(30|62)\) ergibt sich \(g(30)=2 \cdot 30+5=65\). Da \(65 \ne 62\), liegt \(C\) nicht auf der Geraden. 4. Bei \(x=30\) liegt der Wert der Geraden über dem Messwert von \(C\). Da die Gerade weiterhin durch \(A\) verlaufen soll, muss ihre Steigung verkleinert werden, damit sie bei größeren \(x\)-Werten flacher ansteigt.

Antwort

a) \(g(x)=2x+5\) b) Nein. Es gilt \(g(30)=65 \ne 62\). c) Die Steigung muss verkleinert werden.
4130428
Eine Druckerei bearbeitet einen Auftrag über \(6000\) Flyer. Zehn Minuten nach Beginn der Messung sind \(1500\) Flyer fertig, nach \(25\) Minuten \(3000\). Die Produktion verläuft im betrachteten Zeitraum gleichmäßig. a) Bestimme die lineare Funktion \(N(t)\), die die Zahl der fertigen Flyer nach \(t\) Minuten angibt. b) Wie viele Flyer waren zu Beginn der Messung bereits fertig? c) Nach wie vielen Minuten ist der Auftrag vollständig abgeschlossen?

Denkanstöße

- Welche Produktionsrate ergibt sich aus den beiden Messwerten? - Wie kannst du mit einem Messpunkt den Wert bei \(t=0\) bestimmen? - Welcher Funktionswert steht für einen vollständig erledigten Auftrag?

Lösung

1. Aus den Punkten \((10\mid1500)\) und \((25\mid3000)\) folgt \(m=100\) Flyer pro Minute. 2. Mit \(1500=100\cdot10+t\) ergibt sich \(t=500\). Daher gilt \(N(t)=100t+500\). 3. Für den vollständigen Auftrag gilt \(6000=100t+500\). Daraus folgt \(t=55\).

Antwort

a) \(N(t)=100t+500\) b) \(500\) Flyer c) Nach \(55\,\text{min}\)
4130438
Eine offene Werkstatt berechnet für die Nutzung ihres Laserschneiders eine feste Einrichtungsgebühr und zusätzlich einen Preis pro Meter Schnittlänge. Ein Auftrag mit \(5\,\text{m}\) Schnittlänge kostet \(14{,}50\,\text{€}\), ein Auftrag mit \(12\,\text{m}\) kostet \(28{,}50\,\text{€}\). a) Ermittle die lineare Kostenfunktion \(K(x)\) in Abhängigkeit von der Schnittlänge \(x\) in Metern. b) Erkläre die Bedeutung von Steigung und Anfangswert. c) Berechne die Kosten für \(20\,\text{m}\) Schnittlänge.

Denkanstöße

- Welche zwei Punkte der Kostenfunktion sind gegeben? - Wie bestimmst du zuerst die Kostenänderung pro zusätzlichem Meter? - Was bedeutet ein positiver Wert von \(K(0)\) bei einem Auftrag ohne Schnittlänge?

Lösung

1. Aus \((5\mid14{,}5)\) und \((12\mid28{,}5)\) folgt \(m=\frac{28{,}5-14{,}5}{12-5}=2\,\text{€/m}\). 2. Aus \(14{,}5=2\cdot5+t\) folgt \(t=4{,}5\). Damit gilt \(K(x)=2x+4{,}50\). 3. Die Steigung beschreibt \(2{,}00\,\text{€}\) pro Meter Schnittlänge; der Anfangswert ist die Einrichtungsgebühr. 4. \(K(20)=44{,}50\).

Antwort

a) \(K(x)=2x+4{,}50\) b) \(2{,}00\,\text{€}\) pro Meter; \(4{,}50\,\text{€}\) Einrichtungsgebühr c) \(44{,}50\,\text{€}\)
4130448
Die Lufttemperatur in der Atmosphäre nimmt mit der Höhe näherungsweise linear ab. In einer Höhe von \(500\,\text{m}\) über dem Meeresspiegel misst ein Meteorologe eine Temperatur von \(12\,^\circ\text{C}\). In einer Höhe von \(3000\,\text{m}\) beträgt die Temperatur nur noch \(-3\,^\circ\text{C}\). a) Bestimme die Funktionsgleichung \(T(h)\), welche die Temperatur in \(^\circ\text{C}\) in Abhängigkeit von der Höhe \(h\) (in Metern) angibt. b) Welche Temperatur herrscht laut diesem Modell auf Meereshöhe, also bei \(h=0\)? c) In welcher Höhe liegt die Nullgradgrenze, also die Höhe, in der die Temperatur genau \(0\,^\circ\text{C}\) beträgt?

Denkanstöße

- Welches Vorzeichen muss die Steigung haben, wenn die Temperatur mit zunehmender Höhe sinkt? - Wie kannst du aus den beiden Messpunkten die Temperaturänderung pro Höhenmeter bestimmen? - Was bedeutet Meereshöhe für den Wert von \(h\)? - Welcher Funktionswert gehört zur Nullgradgrenze?

Lösung

1. Aus den Punkten \((500|12)\) und \((3000|-3)\) folgt \(m = \frac{-3-12}{3000-500}=-0{,}006\). 2. Für den \(y\)-Achsenabschnitt \(t\) gilt \(12=-0{,}006 \cdot 500+t\), also \(t=15\). Damit lautet das Modell \(T(h)=-0{,}006h+15\). 3. Auf Meereshöhe gilt \(T(0)=15\,^\circ\text{C}\). 4. Für die Nullgradgrenze gilt \(0=-0{,}006h+15\). Daraus folgt \(h=2500\). Die Nullgradgrenze liegt nach dem Modell bei \(2500\,\text{m}\).

Antwort

a) \(T(h)=-0{,}006h+15\) b) \(15\,^\circ\text{C}\) c) \(2500\,\text{m}\)
4130508
Eine lineare Funktion \(k\) hat die Steigung \(m=-0{,}5\) und verläuft durch den Punkt \(P(4\mid1)\). 1. Bestimme die Funktionsgleichung von \(k\) in der Form \(k(x)=mx+t\). 2. Berechne die Nullstelle der Funktion und gib den Schnittpunkt mit der \(x\)-Achse an. 3. Gib drei Punkte an, mit denen du den Graphen eindeutig zeichnen und deine berechnete Nullstelle kontrollieren könntest.

Denkanstöße

- Welche Größen in \(y=mx+t\) kennst du bereits, und welche musst du noch bestimmen? - Welche Eigenschaft hat jeder Punkt auf der \(x\)-Achse? - Welche bereits berechneten oder gegebenen Punkte eignen sich zur Kontrolle eines gezeichneten Graphen?

Lösung

1. Setze \(m=-0{,}5\) und \(P(4\mid1)\) in \(y=mx+t\) ein: \(1=-0{,}5\cdot4+t\). Daraus folgt \(t=3\), also \(k(x)=-0{,}5x+3\). 2. Für die Nullstelle gilt \(0=-0{,}5x+3\). Daraus folgt \(x=6\). Der Schnittpunkt mit der \(x\)-Achse ist \(S_x(6\mid0)\). 3. Geeignet sind zum Beispiel \(S_y(0\mid3)\), \(P(4\mid1)\) und \(S_x(6\mid0)\). Alle drei Punkte erfüllen die Funktionsgleichung; der dritte Punkt bestätigt die berechnete Nullstelle.

Antwort

1. \(k(x)=-0{,}5x+3\) 2. Nullstelle: \(x=6\); Schnittpunkt: \(S_x(6\mid0)\) 3. Zum Beispiel \(S_y(0\mid3)\), \(P(4\mid1)\), \(S_x(6\mid0)\)
4130618
Überprüfe zunächst, ob die Wertepaare in der folgenden Tabelle zu einer linearen Funktion gehören. Falls ja, vervollständige die fehlenden Werte. Falls nein, begründe kurz. <table> <tr><td>\(x\)</td><td>\(1\)</td><td>\(2\)</td><td>\(4\)</td><td>\(0\)</td><td></td></tr> <tr><td>\(f(x)\)</td><td>\(5\)</td><td>\(8\)</td><td>\(14\)</td><td></td><td>\(26\)</td></tr> </table>

Denkanstöße

- Welche Änderung der Funktionswerte gehört jeweils zu einer Änderung der \(x\)-Werte? - Welche Bedingung müssen die Steigungen zwischen den gegebenen Punkten erfüllen, wenn alle Punkte auf einer Geraden liegen? - Wie hilft dir die Funktionsgleichung dabei, sowohl einen fehlenden Funktionswert als auch einen fehlenden \(x\)-Wert zu bestimmen?

Lösung

1. Zwischen \((1|5)\) und \((2|8)\) gilt \(m_1=\frac{8-5}{2-1}=3\). Zwischen \((2|8)\) und \((4|14)\) gilt \(m_2=\frac{14-8}{4-2}=3\). Die Werte sind daher mit einer linearen Funktion vereinbar. 2. Für den \(y\)-Achsenabschnitt \(t\) gilt \(5=3 \cdot 1+t\), also \(t=2\). Damit ist \(f(x)=3x+2\). 3. Für \(x=0\) gilt \(f(0)=2\). 4. Für \(f(x)=26\) gilt \(26=3x+2\). Daraus folgt \(x=8\).

Antwort

Die Werte gehören zur linearen Funktion \(f(x)=3x+2\). Für \(x=0\) ist \(f(x)=2\); für \(f(x)=26\) ist \(x=8\).
4130628
Eine lineare Funktion \(f\) verläuft durch die Punkte \(A(-2|7)\) und \(B(2|-1)\). a) Bestimme die Funktionsgleichung von \(f\). b) Berechne die fehlenden Werte in der Tabelle: <table> <tr><td>\(x\)</td><td>\(-2\)</td><td>\(2\)</td><td>\(5\)</td><td></td></tr> <tr><td>\(f(x)\)</td><td>\(7\)</td><td>\(-1\)</td><td></td><td>\(10\)</td></tr> </table>

Denkanstöße

- Welche Größe kannst du aus den beiden gegebenen Punkten zuerst bestimmen? - Achte beim Berechnen der Steigung besonders auf die Vorzeichen der Koordinaten. - Wie kannst du nach dem Bestimmen der Funktionsgleichung fehlende Tabellenwerte in beide Richtungen ermitteln?

Lösung

1. Aus \(A(-2|7)\) und \(B(2|-1)\) folgt \(m=\frac{-1-7}{2-(-2)}=-2\). 2. Für den \(y\)-Achsenabschnitt \(t\) gilt mit \(B\): \(-1=-2 \cdot 2+t\), also \(t=3\). Damit ist \(f(x)=-2x+3\). 3. Für \(x=5\) gilt \(f(5)=-2 \cdot 5+3=-7\). 4. Für \(f(x)=10\) gilt \(10=-2x+3\). Daraus folgt \(x=-3{,}5\).

Antwort

a) \(f(x)=-2x+3\) b) Für \(x=5\) ist \(f(x)=-7\). Für \(f(x)=10\) ist \(x=-3{,}5\).
4130858
Drei Geraden \(g_1\), \(g_2\) und \(g_3\) sollen sich alle im selben Punkt \(P(4|1)\) schneiden. Die Gleichung von \(g_1\) lautet \(y=-x+5\). 1. Überprüfe rechnerisch, ob der Punkt \(P\) tatsächlich auf der Geraden \(g_1\) liegt. 2. Die Gerade \(g_2\) ist eine Ursprungsgerade und verläuft durch \(P\). Bestimme ihre Funktionsgleichung. 3. Die Gerade \(g_3\) hat die Steigung \(m=0{,}5\) und verläuft ebenfalls durch \(P\). Bestimme ihre Funktionsgleichung.

Denkanstöße

- Wie kannst du mit einer Punktprobe prüfen, ob \(P\) auf \(g_1\) liegt? - Welche besondere Eigenschaft hat die Funktionsgleichung einer Ursprungsgeraden? - Wie hilft dir bei \(g_3\) die Kombination aus gegebener Steigung und bekanntem Punkt?

Lösung

1. Für \(g_1\) gilt bei \(x=4\): \(-4+5=1\). Damit liegt \(P(4|1)\) auf \(g_1\). 2. Für die Ursprungsgerade \(g_2\) gilt \(y=mx\). Mit \(P(4|1)\) folgt \(1=4m\), also \(m=0{,}25\). Damit ist \(g_2:y=0{,}25x\). 3. Für \(g_3\) gilt \(y=0{,}5x+t\). Einsetzen von \(P\) ergibt \(1=0{,}5 \cdot 4+t\), also \(t=-1\). Damit ist \(g_3:y=0{,}5x-1\).

Antwort

1. Ja, \(P\) liegt auf \(g_1\). 2. \(g_2:y=0{,}25x\) 3. \(g_3:y=0{,}5x-1\)
4130868
Zwei Geraden \(g\) und \(h\) schneiden sich im Punkt \(S(3|2)\). Die Gerade \(g\) verläuft durch den Koordinatenursprung. 1. Bestimme die Funktionsgleichung der Geraden \(g\). 2. Begründe kurz, warum es unendlich viele verschiedene Geraden gibt, die die Gerade \(g\) im Punkt \(S\) schneiden können. 3. Die Gerade \(h\) schneidet die \(y\)-Achse im Punkt \(S_y(0|5)\). Bestimme die Funktionsgleichung von \(h\).

Denkanstöße

- Wenn eine Gerade durch den Ursprung und einen weiteren Punkt geht, wie berechnest du ihre Steigung? - Stell dir vor, du hältst einen Stift auf einen Punkt auf einem Blatt Papier. In wie viele Richtungen kannst du den Stift drehen? - Wie berechnet man die Steigung zwischen zwei gegebenen Punkten?

Lösung

1. \(g\) ist eine Ursprungsgerade der Form \(y = mx\). Mit \(S(3|2)\) gilt \(2 = 3m\), also \(m = \frac{2}{3}\). Damit lautet die Gleichung \(y = \frac{2}{3}x\). 2. Durch einen einzelnen Punkt in der Ebene verlaufen unendlich viele Geraden mit unterschiedlichen Steigungen. Jede dieser Geraden außer \(g\) selbst schneidet \(g\) im Punkt \(S\). 3. Die Steigung von \(h\) durch \(S(3|2)\) und \(S_y(0|5)\) ist \(m = \frac{2 - 5}{3 - 0} = -1\). Da der \(y\)-Achsenabschnitt \(5\) ist, lautet die Gleichung \(y = -x + 5\).

Antwort

1. Die Gleichung von \(g\) ist \(y = \frac{2}{3}x\). 2. Durch einen Punkt verlaufen unendlich viele Geraden mit unterschiedlichen Steigungen. 3. Die Gleichung von \(h\) ist \(y = -x + 5\).
4130888
Gegeben ist die lineare Funktion \(f\) mit \(f(x) = mx - 1\). Der Graph der Funktion verläuft durch den Punkt \(P(-2 \mid 5)\). a) Berechne die Steigung \(m\) der Funktion. b) Überprüfe durch Rechnung, ob der Punkt \(Q(1 \mid -4)\) ebenfalls auf dem Graphen von \(f\) liegt.

Denkanstöße

- Kannst du die Steigung bestimmen, wenn du einen Punkt und den \(y\)-Achsenabschnitt kennst? - Wie prüfst du, ob ein Wertepaar eine Gleichung erfüllt?

Lösung

1. Berechnung der Steigung \(m\) durch Einsetzen von \(P(-2 \mid 5)\): \(5 = m(-2) - 1\). 2. Auflösen nach \(m\): \(6 = -2m \implies m = -3\). Die Gleichung ist \(f(x) = -3x - 1\). 3. Punktprobe für \(Q(1 \mid -4)\): \(f(1) = -3 \cdot 1 - 1 = -4\). 4. Vergleich: Da der berechnete \(y\)-Wert mit der \(y\)-Koordinate von \(Q\) übereinstimmt, liegt der Punkt auf dem Graphen.

Antwort

a) Die Steigung ist \(m = -3\). b) Ja, der Punkt \(Q(1 \mid -4)\) liegt auf dem Graphen, da \(f(1) = -4\) gilt.
4130968
Ein großes Datenarchiv wird in einen Cloudspeicher übertragen. Zu Beginn der Beobachtung zeigt die Fortschrittsanzeige \(10\,\%\). Nach \(24\,\text{Minuten}\) sind \(40\,\%\) übertragen. Im Modell wächst der Fortschritt gleichmäßig. a) Bestimme eine lineare Funktion \(P(x)\), die den übertragenen Anteil in Prozent nach \(x\) Minuten beschreibt. b) Berechne, nach wie vielen Minuten \(100\,\%\) erreicht sind. c) Gib den sinnvollen Modellbereich für \(x\) an und nenne drei Punkte, mit denen sich der Graph in diesem Bereich eindeutig zeichnen lässt.

Denkanstöße

- Welche zwei Punkte der Fortschrittsfunktion sind gegeben? - Was bedeutet die Steigung in Prozentpunkten pro Minute? - Welche Fortschrittswerte begrenzen den sinnvollen Sachbereich?

Lösung

1. Die Steigung ist \(m=\frac{40-10}{24}=1{,}25\) Prozentpunkte pro Minute. Mit dem Anfangswert \(10\) gilt \(P(x)=1{,}25x+10\). 2. Für \(P(x)=100\) gilt \(100=1{,}25x+10\). Daraus folgt \(x=72\). 3. Sinnvoll ist \(0\le x\le72\). Geeignete Punkte sind zum Beispiel \((0\mid10)\), \((24\mid40)\) und \((72\mid100)\).

Antwort

a) \(P(x)=1{,}25x+10\) b) \(72\,\text{min}\) c) \(0\le x\le72\); z. B. \((0\mid10)\), \((24\mid40)\), \((72\mid100)\)
4130988
Ein Hubtisch in einer Werkhalle wird bei einer Kalibrierung mit konstanter Geschwindigkeit angehoben. Um 13:00 Uhr befindet sich die Plattform \(40\,\text{cm}\) über dem Boden, um 15:00 Uhr \(100\,\text{cm}\). Sei \(x\) die Zeit in Stunden nach 13:00 Uhr und \(h(x)\) die Plattformhöhe in Zentimetern. a) Bestimme die lineare Funktion \(h(x)=mx+t\) und erläutere die Bedeutung ihrer Steigung. b) Zu welcher Uhrzeit hätte die Plattform den Boden erreicht, wenn sie bereits vor 13:00 Uhr mit derselben konstanten Geschwindigkeit angehoben worden wäre? c) Die maximal zulässige Höhe beträgt \(1{,}60\,\text{m}\). Bestimme rechnerisch die Uhrzeit, zu der diese Höhe erreicht wird.

Denkanstöße

- Welche Höhenänderung findet zwischen 13:00 Uhr und 15:00 Uhr statt? - Wie wird eine Uhrzeit vor 13:00 Uhr durch einen negativen \(x\)-Wert dargestellt? - Achte darauf, die maximale Höhe in Zentimeter umzuwandeln.

Lösung

1. Aus \((0\mid40)\) und \((2\mid100)\) folgt \(m=30\,\text{cm/h}\). Daher gilt \(h(x)=30x+40\). 2. Für Bodenhöhe gilt \(0=30x+40\), also \(x=-\frac43\). Das sind \(1\,\text{h}\,20\,\text{min}\) vor 13:00 Uhr, also 11:40 Uhr. 3. \(1{,}60\,\text{m}=160\,\text{cm}\). Aus \(160=30x+40\) folgt \(x=4\), also 17:00 Uhr.

Antwort

a) \(h(x)=30x+40\); Steigung \(30\,\text{cm/h}\) b) 11:40 Uhr c) 17:00 Uhr
4131558
Eine Gerade \(p\) verläuft durch die beiden Punkte \(A(1|4)\) und \(B(3|0)\). a) Ermittle die Funktionsgleichung der Geraden \(p\). b) Berechne die Nullstelle der Funktion. c) Eine weitere Gerade \(q\) hat dieselbe Nullstelle wie die Gerade \(p\). Ihre Steigung ist jedoch genau halb so groß wie die Steigung von \(p\). Bestimme die Funktionsgleichung der Geraden \(q\).

Denkanstöße

- Welche Größe kannst du aus den beiden Punkten von \(p\) zuerst bestimmen? - Welche Eigenschaft hat der Punkt einer Geraden an ihrer Nullstelle? - Welche Angaben über \(q\) kennst du nach dem Bestimmen der Nullstelle von \(p\)?

Lösung

1. Für \(p\) gilt \(m=\frac{0-4}{3-1}=-2\). 2. Mit \(B(3|0)\) folgt für den \(y\)-Achsenabschnitt \(t\): \(0=-2 \cdot 3+t\), also \(t=6\). Damit ist \(p:y=-2x+6\). 3. Für die Nullstelle gilt \(0=-2x+6\), also \(x=3\). 4. Die Steigung von \(q\) ist halb so groß: \(m_q=-1\). Da \(q\) ebenfalls durch \((3|0)\) verläuft, gilt \(0=-3+t_q\), also \(t_q=3\). Damit ist \(q:y=-x+3\).

Antwort

a) \(p:y=-2x+6\) b) \(x=3\) c) \(q:y=-x+3\)
4131858
Drei verschiedene Flüssigkeiten werden erhitzt. Die Temperatur \(T\) (in \(^\circ\text{C}\)) steigt bei allen linear mit der Zeit \(t\) (in Minuten) an. Flüssigkeit 1: \(T_1(t)=4t+20\) Flüssigkeit 2: Startet bei \(15\,^\circ\text{C}\) und erwärmt sich pro Minute um \(5\,^\circ\text{C}\). Flüssigkeit 3: Nach \(2\,\text{Minuten}\) beträgt die Temperatur \(26\,^\circ\text{C}\), nach \(5\,\text{Minuten}\) sind es \(35\,^\circ\text{C}\). a) Bestimme für alle drei Flüssigkeiten die Funktionsgleichung. b) Welche Flüssigkeit hat die höchste Anfangstemperatur? c) Welche Flüssigkeit erwärmt sich am schnellsten? d) Vergleiche die Temperaturen der drei Flüssigkeiten nach genau \(10\,\text{Minuten}\).

Denkanstöße

- Welche Information beschreibt bei jeder Flüssigkeit die Änderungsrate, welche den Anfangswert? - Wie kannst du bei Flüssigkeit 3 aus den beiden Messpunkten zuerst die Änderungsrate bestimmen? - Welche Größen musst du vergleichen, wenn nach der höchsten Anfangstemperatur oder der schnellsten Erwärmung gefragt wird? - Wie nutzt du die drei Gleichungen für den Vergleich zu einem gemeinsamen Zeitpunkt?

Lösung

1. Flüssigkeit 1 ist bereits gegeben: \(T_1(t)=4t+20\). 2. Flüssigkeit 2 startet bei \(15\,^\circ\text{C}\) und gewinnt pro Minute \(5\,^\circ\text{C}\). Daher gilt \(T_2(t)=5t+15\). 3. Für Flüssigkeit 3 ist \(m=\frac{35-26}{5-2}=3\). Mit dem Messpunkt bei \(t=2\) folgt der Anfangswert \(26-3 \cdot 2=20\). Daher gilt \(T_3(t)=3t+20\). 4. Die höchsten Anfangstemperaturen haben Flüssigkeit 1 und 3 mit jeweils \(20\,^\circ\text{C}\). 5. Die größte Erwärmungsrate hat Flüssigkeit 2 mit \(5\,^\circ\text{C/min}\). 6. Nach \(10\,\text{Minuten}\) gilt \(T_1(10)=60\,^\circ\text{C}\), \(T_2(10)=65\,^\circ\text{C}\) und \(T_3(10)=50\,^\circ\text{C}\).

Antwort

a) \(T_1(t)=4t+20\), \(T_2(t)=5t+15\), \(T_3(t)=3t+20\) b) Flüssigkeit 1 und 3 mit jeweils \(20\,^\circ\text{C}\) c) Flüssigkeit 2 mit \(5\,^\circ\text{C/min}\) d) Flüssigkeit 1: \(60\,^\circ\text{C}\); Flüssigkeit 2: \(65\,^\circ\text{C}\); Flüssigkeit 3: \(50\,^\circ\text{C}\)
4131928
Bei einem Langzeittest wird eine Folienbahn mit konstanter Geschwindigkeit von einer Rolle abgezogen. Zu Beginn befinden sich \(24\,\text{m}\) Folie auf der Rolle; nach \(4\,\text{Stunden}\) sind noch \(14\,\text{m}\) vorhanden. a) Bestimme die lineare Funktion \(L(t)\) für die verbleibende Folienlänge in Metern nach \(t\) Stunden. b) Berechne, nach wie vielen Stunden und Minuten die Rolle bei gleichbleibender Abwickelgeschwindigkeit leer ist.

Denkanstöße

- Wie groß ist die Längenänderung in den ersten vier Stunden? - Welches Vorzeichen hat die Steigung, wenn die verbleibende Folienlänge beim Abwickeln abnimmt? - Wie wandelst du den Dezimalteil einer Stunde in Minuten um?

Lösung

1. Die Steigung beträgt \(m=\frac{14-24}{4}=-2{,}5\,\text{m/h}\). Daher gilt \(L(t)=-2{,}5t+24\). 2. Für eine leere Rolle gilt \(0=-2{,}5t+24\), also \(t=9{,}6\,\text{h}\). \(0{,}6\,\text{h}=36\,\text{min}\).

Antwort

a) \(L(t)=-2{,}5t+24\) b) Nach \(9\,\text{h}\,36\,\text{min}\)
4131938
Eine Flüssigkeit kühlt gleichmäßig ab. Nach \(2\,\text{Minuten}\) beträgt die Temperatur \(75\,^\circ\text{C}\), nach \(10\,\text{Minuten}\) sind es noch \(55\,^\circ\text{C}\). a) Ermittle die Funktionsgleichung für die Temperatur \(T\) (in \(^\circ\text{C}\)) in Abhängigkeit von der Zeit \(t\) (in Minuten). b) Erkläre die Bedeutung der Steigung und des Anfangswerts in diesem Sachzusammenhang.

Denkanstöße

- Welche beiden Messpunkte gehören zum linearen Temperaturmodell? - Was sagt das Vorzeichen der Änderungsrate über die Temperaturentwicklung aus? - Wie kannst du aus einem Messpunkt und der Änderungsrate auf den Wert bei \(t=0\) schließen?

Lösung

1. Aus den Punkten \((2|75)\) und \((10|55)\) folgt \(m=\frac{55-75}{10-2}=-2{,}5\). 2. Mit \(T(2)=75\) ergibt sich der Anfangswert zu \(75-(-2{,}5 \cdot 2)=80\). Damit lautet das Modell \(T(t)=-2{,}5t+80\). 3. Die Steigung \(-2{,}5\) bedeutet, dass die Temperatur pro Minute um \(2{,}5\,^\circ\text{C}\) sinkt. Der Anfangswert \(80\,^\circ\text{C}\) ist die Temperatur bei \(t=0\).

Antwort

a) \(T(t)=-2{,}5t+80\) b) Die Steigung beschreibt eine Abnahme um \(2{,}5\,^\circ\text{C}\) pro Minute; der Anfangswert \(80\,^\circ\text{C}\) ist die Temperatur bei \(t=0\).
4131948
Bei einem 3D-Druck wächst die Masse eines Bauteils im betrachteten Abschnitt gleichmäßig. Nach \(5\,\text{Minuten}\) beträgt die Masse \(13{,}5\,\text{g}\), nach \(12\,\text{Minuten}\) \(24\,\text{g}\). a) Bestimme die lineare Funktion \(M(t)\), die die Bauteilmasse in Gramm nach \(t\) Minuten beschreibt. b) Welche Masse hatte das Bauteil zu Beginn der Messung? c) Welche Masse ergibt das Modell nach einer halben Stunde?

Denkanstöße

- Welche zwei Punkte beschreiben Masse und Zeit? - Wie bestimmst du aus ihnen die Massezunahme pro Minute? - Welcher Wert ergibt sich beim Zurückrechnen auf \(t=0\)?

Lösung

1. Aus \((5\mid13{,}5)\) und \((12\mid24)\) folgt \(m=\frac{24-13{,}5}{7}=1{,}5\,\text{g/min}\). 2. Aus \(13{,}5=1{,}5\cdot5+t\) folgt \(t=6\). Also \(M(t)=1{,}5t+6\). 3. \(M(30)=1{,}5\cdot30+6=51\,\text{g}\).

Antwort

a) \(M(t)=1{,}5t+6\) b) \(6\,\text{g}\) c) \(51\,\text{g}\)
4132008
Eine Gerade \(k\) verläuft durch den Punkt \(P(2|1)\). Ein Steigungsdreieck an dieser Geraden hat eine Breite von \(\Delta x=4\) und eine Höhe von \(\Delta y=2\); die Gerade steigt an. a) Berechne die Steigung \(m\) der Geraden. b) Bestimme rechnerisch den \(y\)-Achsenabschnitt \(t\) der Geraden. c) Überprüfe durch eine Rechnung, ob der Punkt \(Q(10|5)\) ebenfalls auf der Geraden \(k\) liegt.

Denkanstöße

- Wie hängen Breite und Höhe eines Steigungsdreiecks mit der Steigung zusammen? - Welche Größen kennst du bereits, wenn du \(P\) in die Form \(y=mx+t\) einsetzt? - Wie führst du eine Punktprobe für \(Q\) durch?

Lösung

1. Die Steigung ist \(m=\frac{\Delta y}{\Delta x}=\frac{2}{4}=0{,}5\). 2. Einsetzen von \(m=0{,}5\) und \(P(2|1)\) in \(y=mx+t\) ergibt \(1=0{,}5 \cdot 2+t\), also \(t=0\). Damit lautet die Funktionsgleichung \(k(x)=0{,}5x\). 3. Für \(x=10\) gilt \(k(10)=0{,}5 \cdot 10=5\). Das stimmt mit der \(y\)-Koordinate von \(Q\) überein, also liegt \(Q\) auf der Geraden.

Antwort

a) \(m=0{,}5\) b) \(t=0\); \(k(x)=0{,}5x\) c) Ja, \(Q(10|5)\) liegt auf \(k\).
4132058
Betrachte die folgende Wertetabelle: <table> <tr><td>\(x\)</td><td>\(-4\)</td><td>\(-1\)</td><td>\(2\)</td><td>\(5\)</td></tr> <tr><td>\(y\)</td><td>\(11\)</td><td>\(5\)</td><td>\(-1\)</td><td>\(-7\)</td></tr> </table> a) Zeige durch Rechnung, dass diese Wertepaare zu einer linearen Funktion gehören. b) Bestimme die Funktionsgleichung der Form \(y=mx+t\). c) Entscheide, ob die Zuordnung auch proportional ist, und begründe deine Antwort.

Denkanstöße

- Welche Größe muss zwischen den gegebenen Punkten konstant sein, damit sie auf einer Geraden liegen? - Wie kannst du nach dem Bestimmen der Steigung den Achsenabschnitt ermitteln? - Welche besondere Form hat die Gleichung einer proportionalen Zuordnung?

Lösung

1. Zwischen den benachbarten Punkten ergeben sich die Steigungen \(m_1=\frac{5-11}{-1-(-4)}=-2\), \(m_2=\frac{-1-5}{2-(-1)}=-2\) und \(m_3=\frac{-7-(-1)}{5-2}=-2\). Die Steigung ist konstant, also gehören die Werte zu einer linearen Funktion. 2. Mit dem Punkt \((2|-1)\) gilt \(-1=-2 \cdot 2+t\). Daraus folgt \(t=3\), also \(y=-2x+3\). 3. Eine proportionale Zuordnung hat die Form \(y=kx\) und damit den \(y\)-Achsenabschnitt \(0\). Hier ist \(t=3\), deshalb ist die Zuordnung nicht proportional.

Antwort

a) Die Steigung ist zwischen allen benachbarten Punkten konstant \(-2\); daher ist die Funktion linear. b) \(y=-2x+3\) c) Nein. Wegen \(t=3 \ne 0\) ist die Zuordnung nicht proportional.
4132088
Eine lineare Funktion \(h\) schneidet die \(x\)-Achse bei \(x=4\) und verläuft durch den Punkt \(P(-2|3)\). a) Ermittle die Funktionsgleichung von \(h\). b) Gib den Schnittpunkt des Graphen mit der \(y\)-Achse an. c) Vergleiche die Steigung von \(h\) mit der Funktion \(g(x)=-0{,}5x+1\). Was stellst du fest?

Denkanstöße

- Welche Koordinaten hat der bekannte Schnittpunkt mit der \(x\)-Achse? - Wie kannst du aus diesem Punkt und \(P\) die Steigung bestimmen? - Was bedeutet eine gleiche Steigung für die Lage zweier verschiedener Geraden?

Lösung

1. Der Schnittpunkt mit der \(x\)-Achse ist \(S_x(4|0)\); außerdem liegt \(P(-2|3)\) auf dem Graphen. 2. Aus diesen Punkten folgt \(m=\frac{3-0}{-2-4}=-0{,}5\). 3. Für den \(y\)-Achsenabschnitt \(t\) gilt mit \(S_x\): \(0=-0{,}5 \cdot 4+t\), also \(t=2\). Damit ist \(h(x)=-0{,}5x+2\). 4. Der Schnittpunkt mit der \(y\)-Achse ist \(S_y(0|2)\). 5. Auch \(g\) hat die Steigung \(-0{,}5\). Die Graphen von \(g\) und \(h\) sind daher parallel.

Antwort

a) \(h(x)=-0{,}5x+2\) b) \(S_y(0|2)\) c) Beide Geraden haben die Steigung \(-0{,}5\) und sind parallel.
4132098
Gegeben ist die Gerade \(g\), die durch die Punkte \(A(-4|-1)\) und \(B(2|2)\) verläuft. Eine zweite Gerade \(h\) hat denselben \(y\)-Achsenabschnitt wie \(g\), aber ihre Steigung ist genau doppelt so groß wie die von \(g\). a) Bestimme die Funktionsgleichungen beider Geraden. b) Berechne den Schnittpunkt der Geraden \(h\) mit der \(x\)-Achse.

Denkanstöße

- Welche beiden Größen musst du für die erste Geradengleichung aus \(A\) und \(B\) bestimmen? - Was bleibt bei der zweiten Geraden gleich, und welche Größe wird verändert? - Welche Koordinate ist am Schnittpunkt mit der \(x\)-Achse gleich Null?

Lösung

1. Für \(g\) gilt \(m_g=\frac{2-(-1)}{2-(-4)}=0{,}5\). 2. Mit \(B(2|2)\) folgt für den \(y\)-Achsenabschnitt \(t\): \(2=0{,}5 \cdot 2+t\), also \(t=1\). Damit ist \(g(x)=0{,}5x+1\). 3. Die Steigung von \(h\) ist doppelt so groß, also \(m_h=1\). Da der Achsenabschnitt gleich bleibt, gilt \(h(x)=x+1\). 4. Für den Schnittpunkt mit der \(x\)-Achse gilt \(0=x+1\), also \(x=-1\). Damit ist \(S_x(-1|0)\).

Antwort

a) \(g(x)=0{,}5x+1\), \(h(x)=x+1\) b) \(S_x(-1|0)\)
4132108
Lukas besitzt eine Prepaid-Karte für sein Smartphone mit einem Startguthaben von \(20\,\text{€}\). Jede vertelefonierte Minute kostet ihn \(0{,}12\,\text{€}\). a) Stelle eine Funktionsgleichung auf, die das restliche Guthaben \(G\) (in \(\text{€}\)) in Abhängigkeit von der Telefonierzeit \(t\) (in Minuten) angibt. b) Berechne, wie viel Guthaben nach einer Telefonierzeit von \(45\) Minuten noch auf der Karte ist. c) Nach wie vielen Minuten sind genau noch \(5\,\text{€}\) auf der Karte? d) Begründe, ob es sich bei dieser Zuordnung um eine proportionale Funktion handelt.

Denkanstöße

- Überlege dir zuerst, welcher Wert fest vorgegeben ist und welcher Wert sich pro Minute ändert. - Was bedeutet „proportional“ für den Graphen oder die Gleichung einer Funktion? - Setze für die Teilaufgaben b) und c) die gegebenen Werte in deine Gleichung ein und löse nach der gesuchten Größe auf.

Lösung

1. Aufstellen der Funktionsgleichung: Das Startguthaben beträgt \(20\,\text{€}\), und pro Minute verringert es sich um \(0{,}12\,\text{€}\). Die Gleichung lautet \(G(t) = 20 - 0{,}12t\). 2. Berechnung für \(t = 45\): \(G(45) = 20 - 0{,}12 \cdot 45 = 20 - 5{,}4 = 14{,}6\). Das Restguthaben beträgt \(14{,}60\,\text{€}\). 3. Berechnung der Zeit für \(G = 5\): Setze \(5 = 20 - 0{,}12t\). Umformen ergibt \(0{,}12t = 15\), also \(t = \frac{15}{0{,}12} = 125\). Nach \(125\) Minuten sind noch \(5\,\text{€}\) vorhanden. 4. Prüfung auf Proportionalität: Eine proportionale Funktion hat die Form \(y = mx\) und geht durch den Ursprung \((0|0)\). Da der \(y\)-Achsenabschnitt hier \(20\) ist (bei \(t=0\) ist \(G=20\)), ist die Funktion nicht proportional.

Antwort

a) \(G(t) = 20 - 0{,}12t\) b) Das Restguthaben beträgt \(14{,}60\,\text{€}\). c) Nach \(125\) Minuten. d) Nein, die Funktion ist nicht proportional, da der Graph nicht durch den Koordinatenursprung verläuft (\(G(0) = 20 \neq 0\)).
4132148
Betrachte zwei Geraden \(g\) und \(h\). Die Gerade \(g\) verläuft durch den Punkt \(P(-2|5)\) und hat die Steigung \(m=2\). Die Gerade \(h\) verläuft durch den Koordinatenursprung und durch den Punkt \(Q(4|10)\). a) Ermittle für beide Geraden die Funktionsgleichung. b) Überprüfe rechnerisch, ob die beiden Geraden parallel zueinander verlaufen. c) Bestimme den Schnittpunkt der Geraden \(g\) mit der \(x\)-Achse.

Denkanstöße

- Welche Angaben reichen aus, um die Gleichung von \(g\) zu vervollständigen? - Welche besondere Form hat die Gleichung einer Ursprungsgeraden? - Welche Beziehung müssen die Steigungen zweier Geraden für Parallelität erfüllen? - Welche Koordinate ist an einem Punkt auf der \(x\)-Achse gleich Null?

Lösung

1. Für \(g\) gilt \(y=2x+t\). Einsetzen von \(P(-2|5)\) ergibt \(5=2 \cdot (-2)+t\), also \(t=9\). Damit ist \(g:y=2x+9\). 2. Die Gerade \(h\) ist eine Ursprungsgerade. Aus \(Q(4|10)\) folgt \(m_h=\frac{10}{4}=2{,}5\). Daher ist \(h:y=2{,}5x\). 3. Wegen \(m_g=2\) und \(m_h=2{,}5\) sind die Geraden nicht parallel. 4. Für den Schnittpunkt von \(g\) mit der \(x\)-Achse gilt \(0=2x+9\). Daraus folgt \(x=-4{,}5\), also \(S_x(-4{,}5|0)\).

Antwort

a) \(g:y=2x+9\), \(h:y=2{,}5x\) b) Nein, die Geraden sind nicht parallel. c) \(S_x(-4{,}5|0)\)
4132208
Eine Gerade \(k\) verläuft durch die Punkte \(A(-2|4)\) und \(B(2|6)\). Eine zweite Gerade \(l\) ist parallel zu \(k\) und besitzt die Nullstelle \(x=4\). Bestimme die Funktionsgleichungen beider Geraden.

Denkanstöße

- Wie kannst du aus den beiden Punkten von \(k\) die Steigung bestimmen? - Welche Beziehung besteht zwischen den Steigungen paralleler Geraden? - Welche Punktkoordinaten kennst du bei einer gegebenen Nullstelle?

Lösung

1. Für \(k\) gilt \(m_k=\frac{6-4}{2-(-2)}=0{,}5\). 2. Mit \(B(2|6)\) folgt \(6=0{,}5 \cdot 2+t_k\), also \(t_k=5\). Damit ist \(k:y=0{,}5x+5\). 3. Wegen der Parallelität gilt \(m_l=0{,}5\). 4. Die Nullstelle \(x=4\) liefert den Punkt \((4|0)\). Einsetzen in \(y=0{,}5x+t_l\) ergibt \(0=0{,}5 \cdot 4+t_l\), also \(t_l=-2\). 5. Damit ist \(l:y=0{,}5x-2\).

Antwort

\(k:y=0{,}5x+5\) und \(l:y=0{,}5x-2\)
4132218
Die Gerade \(f\) ist durch die Punkte \(R(-1|5)\) und \(S(2|-4)\) festgelegt. Die Gerade \(g\) verläuft parallel zu \(f\) durch den Koordinatenursprung. Ermittle die Gleichungen beider Geraden und berechne den \(x\)-Wert des Punktes auf \(g\), dessen \(y\)-Koordinate \(-12\) beträgt.

Denkanstöße

- Welche Größe kannst du aus \(R\) und \(S\) zuerst für \(f\) bestimmen? - Welche Eigenschaft teilen parallele Geraden, und was bedeutet es zusätzlich, dass \(g\) durch den Ursprung verläuft? - Wie kannst du aus einem vorgegebenen Funktionswert den zugehörigen \(x\)-Wert bestimmen?

Lösung

1. Für \(f\) gilt \(m_f=\frac{-4-5}{2-(-1)}=-3\). 2. Mit \(R(-1|5)\) folgt \(5=-3 \cdot (-1)+t_f\), also \(t_f=2\). Damit ist \(f:y=-3x+2\). 3. Weil \(g\) parallel zu \(f\) ist, hat \(g\) ebenfalls die Steigung \(-3\). Als Ursprungsgerade gilt daher \(g:y=-3x\). 4. Für \(y=-12\) gilt \(-12=-3x\). Daraus folgt \(x=4\).

Antwort

\(f:y=-3x+2\), \(g:y=-3x\); der gesuchte Wert ist \(x=4\).
4136958
Der Graph einer linearen Funktion verläuft durch die Punkte \(A(2\mid5)\) und \(B(-2\mid3)\). a) Ermittle die Funktionsgleichung in der Form \(y=mx+t\). b) Bestimme den fehlenden Wert \(y_P\), sodass auch der Punkt \(P(10\mid y_P)\) auf dem Graphen liegt.

Denkanstöße

- Wie kannst du aus den beiden gegebenen Punkten die Steigung bestimmen? - Wie hilft dir anschließend einer der Punkte beim Bestimmen des Achsenabschnitts \(t\)? - Was setzt du in die fertige Funktionsgleichung ein, um \(y_P\) zu finden?

Lösung

1. Aus \(A\) und \(B\) folgt \(m=\frac{3-5}{-2-2}=0{,}5\). 2. Mit \(A(2\mid5)\) gilt \(5=0{,}5\cdot2+t\), also \(t=4\). 3. Die Funktionsgleichung lautet \(y=0{,}5x+4\). 4. Für \(x=10\) ergibt sich \(y_P=0{,}5\cdot10+4=9\).

Antwort

a) \(y=0{,}5x+4\) b) \(y_P=9\)
4137818
Ein Dosierbehälter einer Versuchsanlage enthält Kunststoffgranulat, das gleichmäßig entnommen wird. Nach \(2\,\text{Stunden}\) sind noch \(18\,\text{kg}\) vorhanden, nach \(5\,\text{Stunden}\) noch \(13{,}5\,\text{kg}\). a) Bestimme die lineare Funktion \(M(t)\) für die verbleibende Granulatmasse in Kilogramm nach \(t\) Stunden. b) Gib die Bedeutung von Anfangswert und Steigung im Sachkontext an.

Denkanstöße

- Welche beiden Messpunkte sind gegeben? - Wie groß ist die Masseänderung pro Stunde? - Wie kannst du von einem späteren Messwert auf die Masse bei \(t=0\) zurückrechnen?

Lösung

1. Aus \((2\mid18)\) und \((5\mid13{,}5)\) folgt \(m=\frac{13{,}5-18}{3}=-1{,}5\,\text{kg/h}\). 2. Mit \(18=-1{,}5\cdot2+t\) folgt \(t=21\). Daher gilt \(M(t)=-1{,}5t+21\). 3. Der Anfangswert \(21\,\text{kg}\) ist die Masse bei Messbeginn; die Steigung bedeutet eine Abnahme um \(1{,}5\,\text{kg}\) pro Stunde.

Antwort

a) \(M(t)=-1{,}5t+21\) b) Anfangswert: \(21\,\text{kg}\); Steigung: Abnahme um \(1{,}5\,\text{kg/h}\)
4137878
Gegeben sind zwei Geraden \(g_1\) und \(g_2\). Die Gerade \(g_1\) verläuft durch die Punkte \(A(0|2)\) und \(B(4|4)\). Die Gerade \(g_2\) hat die Steigung \(m=-1\) und verläuft durch den Punkt \(C(6|2)\). Bestimme rechnerisch die Funktionsgleichungen beider Geraden und ermittle anschließend die Koordinaten ihres Schnittpunkts.

Denkanstöße

- Welche Angaben bestimmen jeweils die Gleichungen von \(g_1\) und \(g_2\)? - Was gilt für die beiden Funktionswerte genau am Schnittpunkt? - Wie kannst du nach dem Bestimmen der gemeinsamen \(x\)-Koordinate die \(y\)-Koordinate finden?

Lösung

1. Für \(g_1\) ist durch \(A(0|2)\) der \(y\)-Achsenabschnitt \(t_1=2\) gegeben. Aus \(A\) und \(B\) folgt \(m_1=\frac{4-2}{4-0}=0{,}5\). Damit ist \(g_1:y=0{,}5x+2\). 2. Für \(g_2\) gilt mit \(C(6|2)\): \(2=-1 \cdot 6+t_2\), also \(t_2=8\). Damit ist \(g_2:y=-x+8\). 3. Am Schnittpunkt sind die Funktionswerte gleich: \(0{,}5x+2=-x+8\). 4. Daraus folgt \(1{,}5x=6\) und damit \(x=4\). 5. Einsetzen ergibt \(y=4\). Der Schnittpunkt ist \(S(4|4)\).

Antwort

\(g_1:y=0{,}5x+2\), \(g_2:y=-x+8\); \(S(4|4)\)
4139438
Die Graphen zweier linearer Funktionen \(p\) und \(q\) schneiden sich im Punkt \(S(4|2)\). Von der Geraden \(p\) ist die Gleichung \(p(x)=-0{,}5x+4\) bekannt. Die Gerade \(q\) hat die Steigung \(m=2\). a) Bestimme die vollständige Funktionsgleichung der Geraden \(q\). b) Gib die Gleichung einer Geraden \(r\) an, die parallel zur Geraden \(p\) verläuft und durch den Koordinatenursprung geht.

Denkanstöße

- Welche Größen der Geradengleichung von \(q\) kennst du bereits? - Wie kannst du den gemeinsamen Punkt \(S\) nutzen, um den noch fehlenden Achsenabschnitt zu bestimmen? - Welche Eigenschaft haben parallele Geraden, und was bedeutet zusätzlich der Durchgang durch den Ursprung?

Lösung

1. Für \(q\) gilt \(q(x)=2x+t\). 2. Da \(S(4|2)\) auf \(q\) liegt, gilt \(2=2 \cdot 4+t\). Daraus folgt \(t=-6\), also \(q(x)=2x-6\). 3. Eine zu \(p\) parallele Gerade hat dieselbe Steigung \(-0{,}5\). 4. Da \(r\) durch den Ursprung verläuft, ist ihr \(y\)-Achsenabschnitt \(0\). Damit ist \(r(x)=-0{,}5x\).

Antwort

a) \(q(x)=2x-6\) b) \(r(x)=-0{,}5x\)
4139608
Eine Gerade verläuft durch die Punkte \(A(4|5)\) und \(B(-2|2)\). a) Bestimme die Funktionsgleichung dieser Geraden in der Form \(f(x)=mx+t\). b) Berechne die Nullstelle der Funktion. c) Überprüfe rechnerisch, ob der Graph der Funktion durch den Koordinatenursprung verläuft.

Denkanstöße

- Wie kannst du aus den beiden Punkten zuerst die Steigung bestimmen? - Welche allgemeine Form soll die gesuchte Geradengleichung haben? - Welchen Funktionswert hat eine Nullstelle? - Welche Bedingung erfüllt der Achsenabschnitt einer Ursprungsgeraden?

Lösung

1. Aus den Punkten folgt \(m=\frac{2-5}{-2-4}=0{,}5\). 2. Mit \(A(4|5)\) gilt \(5=0{,}5 \cdot 4+t\), also \(t=3\). Damit lautet die Funktionsgleichung \(f(x)=0{,}5x+3\). 3. Für die Nullstelle gilt \(0=0{,}5x+3\). Daraus folgt \(x=-6\). 4. Eine Ursprungsgerade hat den \(y\)-Achsenabschnitt \(0\). Hier ist \(t=3\), also verläuft der Graph nicht durch den Ursprung.

Antwort

a) \(f(x)=0{,}5x+3\) b) \(x=-6\) c) Nein, da \(t=3 \ne 0\).
4139618
Gegeben ist eine lineare Funktion, deren Graph durch die Punkte \(P(-2|7)\) und \(Q(4|-5)\) verläuft. a) Ermittle die Funktionsgleichung. b) Bestimme den Schnittpunkt des Graphen mit der \(x\)-Achse. c) Liegt der Punkt \(R(1|1)\) auf der Geraden? Begründe deine Antwort durch eine Rechnung.

Denkanstöße

- Achte beim Berechnen der Steigung besonders auf die Vorzeichen der Koordinaten. - Wie kannst du nach der Steigung den noch fehlenden Achsenabschnitt bestimmen? - Welche Koordinate ist an einem Schnittpunkt mit der \(x\)-Achse gleich Null? - Wie funktioniert eine Punktprobe für \(R\)?

Lösung

1. Aus \(P\) und \(Q\) folgt \(m=\frac{-5-7}{4-(-2)}=-2\). 2. Mit \(P(-2|7)\) gilt \(7=-2 \cdot (-2)+t\), also \(t=3\). Damit ist \(f(x)=-2x+3\). 3. Für den Schnittpunkt mit der \(x\)-Achse gilt \(0=-2x+3\). Daraus folgt \(x=1{,}5\), also \(S_x(1{,}5|0)\). 4. Für \(R(1|1)\) gilt \(f(1)=-2 \cdot 1+3=1\). Daher liegt \(R\) auf der Geraden.

Antwort

a) \(f(x)=-2x+3\) b) \(S_x(1{,}5|0)\) c) Ja, \(R(1|1)\) liegt auf der Geraden.
4139628
Eine Gerade \(g\) hat die Funktionsgleichung \(g(x)=-2x+4\). a) Berechne die Nullstelle von \(g\). b) Eine zweite Gerade \(h\) verläuft parallel zu \(g\) und geht durch den Punkt \(P(1|1)\). Bestimme die Funktionsgleichung von \(h\). c) Verläuft die Gerade \(h\) durch den Koordinatenursprung?

Denkanstöße

- Welchen Funktionswert hat \(g\) an seiner Nullstelle? - Was gilt für die Steigungen paralleler Geraden? - Wie kannst du mit der bekannten Steigung und dem Punkt \(P\) die Gleichung von \(h\) vervollständigen?

Lösung

1. Für die Nullstelle von \(g\) gilt \(0=-2x+4\). Daraus folgt \(x=2\). 2. Wegen der Parallelität hat \(h\) ebenfalls die Steigung \(-2\). 3. Mit \(P(1|1)\) gilt \(1=-2 \cdot 1+t\), also \(t=3\). Damit ist \(h(x)=-2x+3\). 4. Da \(h\) den \(y\)-Achsenabschnitt \(3\) und nicht \(0\) hat, verläuft sie nicht durch den Ursprung.

Antwort

a) \(x=2\) b) \(h(x)=-2x+3\) c) Nein.
4140698
Eine Gerade verläuft durch die Punkte \(A(-4\mid1)\) und \(B(2\mid4)\). a) Stelle ihre Gleichung in der Form \(y=mx+t\) auf. b) Bestimme anschließend aus deiner Gleichung die Schnittpunkte \(S_x\) mit der \(x\)-Achse und \(S_y\) mit der \(y\)-Achse.

Denkanstöße

- Wie bestimmst du aus zwei Punkten die Steigung \(m\)? - Wie findest du danach mit einem der Punkte den Achsenabschnitt \(t\)? - Welche Koordinate ist auf der \(x\)-Achse beziehungsweise der \(y\)-Achse gleich null?

Lösung

1. Die Steigung ist \(m=\frac{4-1}{2-(-4)}=\frac{1}{2}\). 2. Mit \(B(2\mid4)\) gilt \(4=\frac{1}{2}\cdot2+t\), also \(t=3\). Damit lautet die Geradengleichung \(y=\frac{1}{2}x+3\). 3. Für den Schnittpunkt mit der \(y\)-Achse ist \(x=0\). Daher ist \(S_y(0\mid3)\). 4. Für den Schnittpunkt mit der \(x\)-Achse ist \(y=0\). Aus \(0=\frac{1}{2}x+3\) folgt \(x=-6\), also \(S_x(-6\mid0)\).

Antwort

a) \(y=\frac{1}{2}x+3\) b) \(S_x(-6\mid0)\), \(S_y(0\mid3)\)
4140708
Gegeben ist eine Gerade \(g\) mit der Nullstelle \(x=4\) und dem \(y\)-Achsenabschnitt \(t=-2\). Eine zweite Gerade \(h\) verläuft ebenfalls durch diese Nullstelle, hat aber eine doppelt so große Steigung wie \(g\). Ermittle die Funktionsgleichung von \(h\) und berechne ihren Schnittpunkt mit der \(y\)-Achse.

Denkanstöße

- Welche beiden Achsenschnittpunkte der ersten Geraden sind gegeben? - Wie verändert sich die Steigung der zweiten Geraden laut Aufgabenstellung? - Welchen gemeinsamen Punkt auf der \(x\)-Achse kannst du für \(h\) nutzen?

Lösung

1. Die Gerade \(g\) verläuft durch \(S_x(4|0)\) und \(S_y(0|-2)\). Daher ist \(m_g=\frac{0-(-2)}{4-0}=0{,}5\). 2. Die Steigung von \(h\) ist doppelt so groß, also \(m_h=1\). 3. Da \(h\) durch \((4|0)\) verläuft, gilt \(0=4+t_h\). Somit ist \(t_h=-4\). 4. Die Funktionsgleichung lautet \(h:y=x-4\). 5. Der Schnittpunkt mit der \(y\)-Achse ist \(S_y(0|-4)\).

Antwort

\(h:y=x-4\); \(S_y(0|-4)\)
4141488
Eine Gerade \(k\) verläuft parallel zur Geraden \(h\) mit der Gleichung \(h(x) = \frac{2}{3}x - 5\) und geht durch den Punkt \(P(6 | 1)\). a) Ermittle die Funktionsgleichung der Geraden \(k\). b) Berechne die Nullstelle der Funktion \(k\). c) Eine weitere Gerade \(l\) hat dieselbe Nullstelle wie \(k\), besitzt aber die Steigung \(m = -2\). Bestimme die Funktionsgleichung von \(l\).

Denkanstöße

- Was wissen wir über die Steigungen von zwei Geraden, die parallel zueinander liegen? - Was ist die Bedingung für einen Punkt, der auf der x-Achse liegt (Nullstelle)? - Kannst du die Informationen über den Punkt und die Steigung nutzen, um eine neue Gleichung aufzustellen?

Lösung

1. Bestimmung von \(k\): Da \(k \parallel h\), ist \(m_k = \frac{2}{3}\). Einsetzen von \(P(6 | 1)\) in \(y = \frac{2}{3}x + t\): \(1 = \frac{2}{3} \cdot 6 + t \Rightarrow 1 = 4 + t \Rightarrow t = -3\). Somit ist \(k(x) = \frac{2}{3}x - 3\). 2. Nullstelle von \(k\): Setze \(k(x) = 0 \Rightarrow 0 = \frac{2}{3}x - 3 \Rightarrow 3 = \frac{2}{3}x \Rightarrow x = 4{,}5\). 3. Bestimmung von \(l\): Die Gerade \(l\) geht durch \((4{,}5 | 0)\) mit \(m = -2\). Einsetzen in \(y = mx + t\): \(0 = -2 \cdot 4{,}5 + t \Rightarrow 0 = -9 + t \Rightarrow t = 9\). 4. Ergebnis: \(l(x) = -2x + 9\).

Antwort

a) \(k(x) = \frac{2}{3}x - 3\) b) \(x = 4{,}5\) c) \(l(x) = -2x + 9\)
4152338
Gegeben ist eine lineare Funktion \(g\) mit der Gleichung \(g(x)=-\frac{2}{3}x+4\). a) Eine weitere Gerade \(h\) verläuft parallel zu \(g\) und geht durch den Punkt \(P(6|2)\). Bestimme die Funktionsgleichung von \(h\). b) Berechne die Koordinaten des Schnittpunkts \(S\) der Geraden \(h\) mit der Geraden \(k(x)=x-3\).

Denkanstöße

- Welche Größe haben parallele Geraden gemeinsam? - Wie kannst du mit der bekannten Steigung und dem Punkt \(P\) die Gleichung von \(h\) vervollständigen? - Welche Bedingung erfüllen die Funktionswerte von \(h\) und \(k\) am Schnittpunkt?

Lösung

1. Wegen der Parallelität gilt \(m_h=-\frac{2}{3}\). Mit \(P(6|2)\) folgt \(2=-\frac{2}{3} \cdot 6+t\), also \(t=6\). Damit ist \(h(x)=-\frac{2}{3}x+6\). 2. Am Schnittpunkt gilt \(-\frac{2}{3}x+6=x-3\). 3. Daraus folgt \(9=\frac{5}{3}x\), also \(x=\frac{27}{5}=5{,}4\). 4. Einsetzen in \(k\) ergibt \(y=5{,}4-3=2{,}4\). Der Schnittpunkt ist \(S(5{,}4|2{,}4)\).

Antwort

a) \(h(x)=-\frac{2}{3}x+6\) b) \(S(5{,}4|2{,}4)\)
4152348
Zwei Geraden \(f\) und \(g\) sind durch jeweils zwei Punkte gegeben: Die Gerade \(f\) verläuft durch \(A(-1|1)\) und \(B(3|9)\). Die Gerade \(g\) verläuft durch \(C(0|10)\) und \(D(5|0)\). a) Ermittle die Funktionsgleichungen von \(f\) und \(g\). b) Berechne rechnerisch die Koordinaten des Schnittpunkts \(S\) beider Geraden.

Denkanstöße

- Wie kannst du aus jeweils zwei Punkten zuerst die Steigung einer Geraden bestimmen? - Bei welcher der beiden Geraden kannst du den \(y\)-Achsenabschnitt direkt aus einem Punkt ablesen? - Welche Gleichung beschreibt die gemeinsame \(x\)-Koordinate am Schnittpunkt?

Lösung

1. Für \(f\) gilt \(m_f=\frac{9-1}{3-(-1)}=2\). Mit \(B(3|9)\) folgt \(9=2 \cdot 3+t_f\), also \(t_f=3\). Damit ist \(f(x)=2x+3\). 2. Für \(g\) gilt \(m_g=\frac{0-10}{5-0}=-2\). Durch \(C(0|10)\) ist \(t_g=10\), also \(g(x)=-2x+10\). 3. Am Schnittpunkt gilt \(2x+3=-2x+10\). Daraus folgt \(4x=7\), also \(x=1{,}75\). 4. Einsetzen in \(f\) ergibt \(y=6{,}5\). Der Schnittpunkt ist \(S(1{,}75|6{,}5)\).

Antwort

a) \(f(x)=2x+3\), \(g(x)=-2x+10\) b) \(S(1{,}75|6{,}5)\)
4154818
Gegeben ist eine lineare Funktion \(f\) durch die folgende Wertetabelle: <table> <tr><td>\(x\)</td><td>\(-2\)</td><td>\(1\)</td></tr> <tr><td>\(f(x)\)</td><td>\(-5\)</td><td>\(1\)</td></tr> </table> a) Bestimme die Funktionsgleichung der Form \(f(x)=mx+t\). b) Berechne die Nullstelle der Funktion. c) Begründe, wie sich der Graph der Funktion verändert, wenn der Wert von \(t\) um \(3\) Einheiten vergrößert wird.

Denkanstöße

- Welche beiden Punkte kannst du aus der Tabelle ablesen? - Wie kannst du nach der Steigung den Achsenabschnitt bestimmen? - Welche Rolle spielt \(t\) für die vertikale Lage einer Geraden?

Lösung

1. Aus den Tabellenpunkten folgt \(m=\frac{1-(-5)}{1-(-2)}=2\). 2. Mit \((1|1)\) gilt \(1=2 \cdot 1+t\), also \(t=-1\). Damit ist \(f(x)=2x-1\). 3. Für die Nullstelle gilt \(0=2x-1\), also \(x=0{,}5\). 4. Wird \(t\) um \(3\) erhöht, bleiben alle Funktionswerte bei gleichem \(x\) um \(3\) größer. Der Graph wird daher parallel um \(3\) Einheiten nach oben verschoben.

Antwort

a) \(f(x)=2x-1\) b) \(x=0{,}5\) c) Der Graph wird parallel um \(3\) Einheiten nach oben verschoben.
4154838
Eine Gerade \(k\) verläuft durch die Punkte \(A(2|5)\) und \(B(-2|-3)\). a) Ermittle die Funktionsgleichung der Geraden \(k\). b) Überprüfe rechnerisch, ob der Punkt \(C(5|11)\) auf der Geraden \(k\) liegt. c) Eine zweite Gerade \(l\) verläuft parallel zu \(k\) und geht durch den Punkt \(P(1|1)\). Bestimme die Funktionsgleichung von \(l\). d) Bestimme den Schnittpunkt der Geraden \(k\) mit der \(y\)-Achse.

Denkanstöße

- Welche Größe kannst du aus \(A\) und \(B\) zuerst bestimmen? - Wie führst du eine Punktprobe für \(C\) durch? - Was gilt für die Steigungen paralleler Geraden? - Welche Koordinate ist an einem Punkt auf der \(y\)-Achse gleich Null?

Lösung

1. Für \(k\) gilt \(m_k=\frac{-3-5}{-2-2}=2\). 2. Mit \(A(2|5)\) folgt \(5=2 \cdot 2+t_k\), also \(t_k=1\). Damit ist \(k(x)=2x+1\). 3. Für \(C(5|11)\) gilt \(k(5)=2 \cdot 5+1=11\). Daher liegt \(C\) auf \(k\). 4. Wegen der Parallelität gilt \(m_l=2\). Mit \(P(1|1)\) folgt \(1=2 \cdot 1+t_l\), also \(t_l=-1\). Damit ist \(l(x)=2x-1\). 5. Für \(x=0\) gilt \(k(0)=1\). Der Schnittpunkt mit der \(y\)-Achse ist \(S_y(0|1)\).

Antwort

a) \(k(x)=2x+1\) b) Ja, \(C(5|11)\) liegt auf \(k\). c) \(l(x)=2x-1\) d) \(S_y(0|1)\)
4227128
Ein Techniker überwacht die Abkühlung einer Flüssigkeit in einem Behälter. Er notiert die folgenden Messwerte: <table> <tr><td>Zeit \(t\) in \(\text{min}\)</td><td>\(0\)</td><td>\(8\)</td><td>\(20\)</td></tr> <tr><td>Temperatur \(T\) in \(^\circ\text{C}\)</td><td>\(90\)</td><td>\(74\)</td><td>\(50\)</td></tr> </table> a) Zeige rechnerisch, dass die Temperaturabnahme in diesem Zeitraum durch eine lineare Funktion beschrieben werden kann. b) Bestimme die Funktionsgleichung \(T(t)\). c) Berechne die Temperatur der Flüssigkeit nach genau \(15\,\text{Minuten}\). d) Wann erreicht die Flüssigkeit eine Temperatur von \(26\,^\circ\text{C}\), wenn man davon ausgeht, dass die Abkühlung linear weiter verläuft?

Denkanstöße

- Welche Größe muss zwischen den Messpunkten gleich bleiben, damit der Verlauf linear ist? - Welche Information liefert die Tabelle direkt für den Zeitpunkt \(t=0\)? - Wie kannst du mit der gefundenen Funktionsgleichung einen späteren Temperaturwert berechnen? - Wie gehst du vor, wenn stattdessen eine Zieltemperatur vorgegeben ist?

Lösung

1. Zwischen \(0\) und \(8\,\text{min}\) gilt \(m_1=\frac{74-90}{8-0}=-2\,^\circ\text{C/min}\). Zwischen \(8\) und \(20\,\text{min}\) gilt \(m_2=\frac{50-74}{20-8}=-2\,^\circ\text{C/min}\). Da die Steigungen gleich sind, ist der Verlauf linear. 2. Bei \(t=0\) beträgt die Temperatur \(90\,^\circ\text{C}\). Das ist der Anfangswert. Daher lautet das Modell \(T(t)=-2t+90\). 3. Für \(t=15\) gilt \(T(15)=-2 \cdot 15+90=60\). Die Temperatur beträgt \(60\,^\circ\text{C}\). 4. Für \(T=26\) gilt \(26=-2t+90\). Daraus folgt \(t=32\,\text{min}\).

Antwort

a) Beide Intervallsteigungen betragen \(-2\,^\circ\text{C/min}\); daher ist der Verlauf linear. b) \(T(t)=-2t+90\) c) \(60\,^\circ\text{C}\) d) Nach \(32\,\text{min}\)
4237868
Ein Regenfass enthält zu Beginn \(40\,\text{l}\) Wasser und kann mindestens \(200\,\text{l}\) aufnehmen. Während eines Gewitters fließen pro Minute gleichmäßig \(4\,\text{l}\) Regenwasser hinzu. 1. Gib eine Funktionsgleichung an, die die Wassermenge \(y\) in Litern in Abhängigkeit von der Zeit \(x\) in Minuten beschreibt. 2. Erstelle eine Wertetabelle für \(x=0\), \(x=10\), \(x=15\) und \(x=30\) Minuten. 3. Beschreibe den Graphen bis zum Erreichen von \(200\,\text{l}\): Gib seinen Startpunkt, den Endpunkt dieses Modellabschnitts und die Steigung an. 4. Bestimme rechnerisch, nach wie vielen Minuten das Fass einen Inhalt von \(200\,\text{l}\) erreicht hat.

Denkanstöße

- Welche Wassermenge ist bereits vorhanden, bevor die Zeitmessung beginnt? - Wie verändert sich die Wassermenge in jeder weiteren Minute? - Welche Angaben beschreiben einen Geradenabschnitt eindeutig, ohne dass du ihn als Antwort zeichnen musst? - Für die gesuchte Zeit kannst du \(200\,\text{l}\) als Funktionswert einsetzen.

Lösung

1. Zu Beginn sind \(40\,\text{l}\) im Fass. Pro Minute kommen \(4\,\text{l}\) hinzu. Daher gilt \(y=4x+40\). 2. Es gilt \(y(0)=40\), \(y(10)=80\), \(y(15)=100\) und \(y(30)=160\). 3. Der betrachtete Graphabschnitt beginnt bei \((0\mid40)\). Seine Steigung ist \(m=4\). Für \(200\,\text{l}\) wird in Teil 4 der Zeitpunkt \(x=40\) bestimmt, also endet der Modellabschnitt bei \((40\mid200)\). 4. Setze \(y=200\): \(200=4x+40\). Daraus folgt \(160=4x\) und damit \(x=40\).

Antwort

1. \(y=4x+40\) 2. <table><tr><td>Zeit \(x\) in \(\text{min}\)</td><td>0</td><td>10</td><td>15</td><td>30</td></tr><tr><td>Wassermenge \(y\) in \(\text{l}\)</td><td>40</td><td>80</td><td>100</td><td>160</td></tr></table> 3. Startpunkt \((0\mid40)\), Endpunkt \((40\mid200)\), Steigung \(m=4\) 4. \(40\,\text{min}\)
4241988
Ein großes Bildarchiv wird von zwei Rechnern konvertiert. Zu Beginn der Messung sind bei beiden Verfahren bereits \(12\,\%\) bearbeitet. Rechner A steigert den Bearbeitungsfortschritt gleichmäßig um \(0{,}8\) Prozentpunkte pro Minute. a) Gib die lineare Funktion \(P_A(t)\) für Rechner A an. b) Rechner B würde bei gleichem Startwert nach genau \(80\,\text{Minuten}\) \(100\,\%\) erreichen. Bestimme seine Bearbeitungsrate in Prozentpunkten pro Minute. c) Wie viel Zeit spart Rechner B gegenüber Rechner A bis \(100\,\%\)?

Denkanstöße

- Wie setzt sich der Fortschritt aus Startwert und Bearbeitungsrate zusammen? - Wie viele Prozentpunkte fehlen von \(12\,\%\) bis \(100\,\%\)? - Welche beiden Gesamtzeiten musst du in Teil c) vergleichen?

Lösung

1. Für Rechner A gilt \(P_A(t)=0{,}8t+12\). 2. Rechner B muss \(88\) Prozentpunkte in \(80\) Minuten bearbeiten. Seine Rate ist \(88:80=1{,}1\) Prozentpunkte pro Minute. 3. Für Rechner A gilt \(100=0{,}8t+12\), also \(t=110\,\text{min}\). Rechner B benötigt \(80\,\text{min}\); die Ersparnis beträgt \(30\,\text{min}\).

Antwort

a) \(P_A(t)=0{,}8t+12\) b) \(1{,}1\) Prozentpunkte pro Minute c) \(30\,\text{min}\)
4242028
Ein Heißluftballon befindet sich in einer Höhe von \(840\,\text{m}\) über dem Boden und beginnt mit dem Sinkflug. Die Höhe des Ballons nimmt dabei gleichmäßig um \(1{,}5\,\text{m}\) pro Sekunde ab. 1) Gib eine Funktionsgleichung an, welche die Höhe \(h\) (in Metern) in Abhängigkeit von der Zeit \(t\) (in Sekunden) darstellt. 2) In welcher Höhe befindet sich der Ballon nach \(4\) Minuten Sinkflug? 3) Berechne, nach welcher Zeit der Ballon den Boden erreicht. Gib das Ergebnis in Minuten und Sekunden an.

Denkanstöße

- Achte darauf, dass die Höhe abnimmt. Welches Vorzeichen hat die Änderungsrate? - Sind alle Zeitangaben in der gleichen Einheit? - Welchen Wert hat die Höhe, wenn der Ballon den Boden berührt? - Wie rechnet man Sekunden in Minuten und verbleibende Sekunden um?

Lösung

1. Aufstellen der Funktionsgleichung: Die Anfangshöhe ist \(840\,\text{m}\), die Änderungsrate beträgt \(-1{,}5\,\text{m/s}\). Die Gleichung lautet \(h(t) = 840 - 1{,}5t\). 2. Berechnung der Höhe nach \(4\) Minuten: Zuerst Umrechnung der Zeit in Sekunden: \(4 \cdot 60 = 240\,\text{s}\). Einsetzen in die Funktion: \(h(240) = 840 - 1{,}5 \cdot 240 = 840 - 360 = 480\). Die Höhe beträgt \(480\,\text{m}\). 3. Berechnung der Landezeit: Der Boden entspricht der Höhe \(h = 0\). Setze \(0 = 840 - 1{,}5t\). Umstellen ergibt \(1{,}5t = 840\). Division durch \(1{,}5\) liefert \(t = 560\,\text{s}\). 4. Umrechnung in Minuten: \(560 : 60 = 9\) Rest \(20\). Der Ballon landet nach \(9\) Minuten und \(20\) Sekunden.

Antwort

1) \(h(t) = 840 - 1{,}5t\) 2) Nach \(4\) Minuten ist der Ballon in \(480\,\text{m}\) Höhe. 3) Er erreicht den Boden nach \(560\) Sekunden (bzw. \(9\) Minuten und \(20\) Sekunden).
4268498
Ein Tierfutterlager wird täglich mit derselben Menge belastet. Nach \(5\,\text{Tagen}\) sind noch \(1200\,\text{kg}\) Futter vorhanden, nach \(12\,\text{Tagen}\) noch \(850\,\text{kg}\). a) Berechne den täglichen Verbrauch. b) Bestimme den Anfangsbestand und stelle die lineare Funktion \(M(t)\) für den verbleibenden Futtervorrat nach \(t\) Tagen auf. c) Nach wie vielen Tagen wäre der Vorrat bei unverändertem Verbrauch aufgebraucht?

Denkanstöße

- Welche Bestandsänderung findet zwischen Tag 5 und Tag 12 statt? - Welches Vorzeichen hat die Steigung bei Verbrauch? - Wie kannst du vom Bestand an Tag 5 auf Tag 0 zurückrechnen? - Welcher Funktionswert kennzeichnet einen aufgebrauchten Vorrat?

Lösung

1. Zwischen Tag \(5\) und Tag \(12\) sinkt der Bestand um \(350\,\text{kg}\) in \(7\) Tagen. Der Verbrauch beträgt \(50\,\text{kg/Tag}\); die Steigung ist \(-50\). 2. Zurückgerechnet ist der Anfangsbestand \(1200+5\cdot50=1450\,\text{kg}\). Damit gilt \(M(t)=-50t+1450\). 3. \(0=-50t+1450\) ergibt \(t=29\).

Antwort

a) \(50\,\text{kg/Tag}\) b) \(1450\,\text{kg}\); \(M(t)=-50t+1450\) c) Nach \(29\,\text{Tagen}\)
4268698
Ein Auto fährt mit konstanter Geschwindigkeit auf der Autobahn. Nach \(20\,\text{Minuten}\) zeigt der Kilometerzähler \(84\,\text{km}\) an, nach insgesamt \(50\,\text{Minuten}\) steht er bei \(135\,\text{km}\). Bestimme die lineare Funktionsgleichung \(K(t)\), die den Kilometerstand \(K\) (in \(\text{km}\)) nach \(t\) Minuten beschreibt. Gib außerdem die Geschwindigkeit des Autos in \(\text{km/h}\) und den Kilometerstand bei \(t=0\) an.

Denkanstöße

- Welche zwei Punkte des linearen Modells liefern die beiden Messungen? - Wie kannst du aus der Änderung des Kilometerstands und der Zeitdifferenz die Änderungsrate bestimmen? - Wie kannst du anschließend von einem Messpunkt auf den Wert bei \(t=0\) zurückrechnen? - Welche Umrechnung brauchst du von Kilometern pro Minute zu Kilometern pro Stunde?

Lösung

1. Aus den Punkten \((20|84)\) und \((50|135)\) folgt die Steigung \(m=\frac{135-84}{50-20}=1{,}7\,\text{km/min}\). 2. Mit dem Messwert bei \(t=20\) ergibt sich der Anfangswert zu \(84-1{,}7 \cdot 20=50\,\text{km}\). 3. Daher lautet das Modell \(K(t)=1{,}7t+50\). 4. Die Geschwindigkeit beträgt \(1{,}7 \cdot 60=102\,\text{km/h}\).

Antwort

\(K(t)=1{,}7t+50\); Geschwindigkeit: \(102\,\text{km/h}\); Kilometerstand bei \(t=0\): \(50\,\text{km}\)
4268708
Zwei 3D-Drucker verbrauchen gleichzeitig Filament von verschiedenen Rollen. Rolle A enthält nach \(2\,\text{Stunden}\) noch \(16\,\text{m}\) und nach \(5\,\text{Stunden}\) noch \(10\,\text{m}\). Rolle B enthält nach \(3\,\text{Stunden}\) noch \(15\,\text{m}\) und nach \(6\,\text{Stunden}\) noch \(8{,}1\,\text{m}\). Bestimme für beide Rollen eine lineare Funktion für die verbleibende Filamentlänge in Abhängigkeit von der Zeit. Untersuche anschließend, welche Rolle zu Beginn mehr Filament enthielt und welcher Drucker Filament schneller verbraucht.

Denkanstöße

- Welche zwei Messpunkte gehören jeweils zu einer Rolle? - Wie bestimmst du die Verbrauchsrate aus zwei Punkten? - Wie kannst du die Anfangslänge aus einer Rate und einem Messpunkt zurückrechnen? - Was sagt der Betrag einer negativen Steigung über den Verbrauch aus?

Lösung

1. Für Rolle A gilt \(m_A=\frac{10-16}{5-2}=-2\,\text{m/h}\). Mit \((2\mid16)\) folgt der Anfangswert \(20\,\text{m}\). Also \(L_A(t)=-2t+20\). 2. Für Rolle B gilt \(m_B=\frac{8{,}1-15}{6-3}=-2{,}3\,\text{m/h}\). Mit \((3\mid15)\) folgt der Anfangswert \(21{,}9\,\text{m}\). Also \(L_B(t)=-2{,}3t+21{,}9\). 3. Rolle B enthält anfangs mehr Filament und wird wegen der betragsmäßig größeren negativen Steigung schneller verbraucht.

Antwort

\(L_A(t)=-2t+20\), \(L_B(t)=-2{,}3t+21{,}9\). Rolle B enthält anfangs mehr Filament; Drucker B verbraucht es schneller.
4288168
Die Punkte \(A(-2 \mid 7)\) und \(B(4 \mid -2)\) liegen auf einer Geraden \(g\). Ein dritter Punkt \(C(x \mid -5)\) liegt ebenfalls auf dieser Geraden. Bestimme den Wert für \(x\).

Denkanstöße

- Was muss für die Steigung zwischen verschiedenen Punktepaaren gelten, wenn alle Punkte auf derselben Geraden liegen? - Kannst du zuerst die vollständige Funktionsgleichung der Geraden bestimmen, die durch \(A\) und \(B\) verläuft? - Wenn du die Gleichung hast, wie kannst du die fehlende Koordinate eines Punktes berechnen, von dem du den y-Wert kennst?

Lösung

1. Berechnung der Steigung \(m\) der Geraden durch \(A\) und \(B\): \(m = \frac{-2 - 7}{4 - (-2)} = \frac{-9}{6} = -1{,}5\). 2. Aufstellen der Geradengleichung \(y = mx + b\): Einsetzen von \(A(-2 \mid 7)\) ergibt \(7 = -1{,}5 \cdot (-2) + b \Rightarrow 7 = 3 + b \Rightarrow b = 4\). Die Gleichung ist \(y = -1{,}5x + 4\). 3. Einsetzen der y-Koordinate von \(C\) in die Geradengleichung: \(-5 = -1{,}5x + 4\). 4. Auflösen nach \(x\): \(-9 = -1{,}5x \Rightarrow x = 6\). Alternativer Weg: Über den Ansatz gleicher Steigungen \(\frac{-2 - 7}{4 - (-2)} = \frac{-5 - (-2)}{x - 4}\) führt \(-1{,}5 = \frac{-3}{x - 4}\) ebenfalls zu \(x = 6\).

Antwort

Der gesuchte Wert ist \(x = 6\).
4288188
Gegeben ist eine Schar linearer Funktionen \(f_a\), deren Graphen jeweils durch die Punkte \(P(a \mid 2a)\) und \(Q(3a \mid 8a)\) verlaufen, wobei \(a \in \mathbb{R} \setminus \{0\}\) ein Parameter ist. a) Bestimme die Funktionsgleichung der Schar \(f_a(x)\) in Abhängigkeit vom Parameter \(a\). b) Untersuche, ob die Steigung der Geraden vom Parameter \(a\) abhängt. c) Bestimme die Nullstelle der Funktion in Abhängigkeit von \(a\).

Denkanstöße

- Behandle den Parameter \(a\) beim Rechnen wie eine normale Zahl. - Denk daran, dass du Brüche kürzen kannst, wenn im Zähler und Nenner derselbe Faktor steht. - Was bedeutet es für die Steigung, wenn sich der Parameter beim Berechnen des Differenzenquotienten herauskürzt? - Wie gehst du vor, um den Schnittpunkt mit der x-Achse zu berechnen?

Lösung

1. Berechnung der Steigung \(m\) mit den Koordinaten der Punkte \(P\) und \(Q\): \(m = \frac{8a - 2a}{3a - a} = \frac{6a}{2a} = 3\). Da sich \(a\) kürzt, ist die Steigung \(m = 3\) konstant und unabhängig von \(a\). 2. Bestimmung des \(y\)-Achsenabschnitts \(b_a\) durch Einsetzen von \(P(a \mid 2a)\) in \(y = 3x + b_a\): \(2a = 3a + b_a \Rightarrow b_a = -a\). Die Funktionsgleichung lautet \(f_a(x) = 3x - a\). 3. Berechnung der Nullstelle durch Nullsetzen des Funktionsterms: \(0 = 3x - a \Rightarrow 3x = a \Rightarrow x = \frac{a}{3}\).

Antwort

a) \(f_a(x) = 3x - a\) b) Die Steigung \(m = 3\) ist unabhängig von \(a\). c) Die Nullstelle liegt bei \(x = \frac{a}{3}\).
4288238
Die Gerade \(g\) ist durch die Punkte \(A(-2{,}5 \mid 4)\) und \(B(5 \mid 1)\) eindeutig festgelegt. Die Punkte \(P_1(10 \mid y_1)\), \(P_2(x_2 \mid 6)\), \(P_3(0 \mid y_3)\) und \(P_4(x_4 \mid 0)\) liegen ebenfalls auf \(g\). Bestimme die fehlenden Koordinaten \(y_1, x_2, y_3\) und \(x_4\).

Denkanstöße

- Wie bestimmt man die Steigung einer Geraden, wenn zwei Punkte bekannt sind? - Welche allgemeine Form hat eine Geradengleichung? - Wie kannst du den y-Achsenabschnitt berechnen, wenn du die Steigung und einen Punkt kennst? - Was musst du tun, wenn eine Koordinate eines Punktes auf der Geraden fehlt?

Lösung

1. Berechnung der Steigung \(m\) mit den Punkten \(A\) und \(B\): \(m = \frac{1 - 4}{5 - (-2{,}5)} = \frac{-3}{7{,}5} = -0{,}4\). 2. Bestimmung des y-Achsenabschnitts \(b\) durch Einsetzen von \(B(5 \mid 1)\) in \(y = mx + b\): \(1 = -0{,}4 \cdot 5 + b \Rightarrow 1 = -2 + b \Rightarrow b = 3\). Die Geradengleichung lautet \(y = -0{,}4x + 3\). 3. Berechnung von \(y_1\): \(y_1 = -0{,}4 \cdot 10 + 3 = -4 + 3 = -1\). 4. Berechnung von \(x_2\): \(6 = -0{,}4 \cdot x_2 + 3 \Rightarrow 3 = -0{,}4 \cdot x_2 \Rightarrow x_2 = -7{,}5\). 5. Berechnung von \(y_3\): \(y_3 = -0{,}4 \cdot 0 + 3 = 3\). 6. Berechnung von \(x_4\): \(0 = -0{,}4 \cdot x_4 + 3 \Rightarrow 0{,}4 \cdot x_4 = 3 \Rightarrow x_4 = 7{,}5\).

Antwort

\(y_1 = -1\); \(x_2 = -7{,}5\); \(y_3 = 3\); \(x_4 = 7{,}5\)
4288248
Der Graph einer linearen Funktion \(f\) verläuft durch die Punkte \(C(1 \mid 1)\) und \(D(3 \mid 6)\). Ergänze die fehlenden Werte in der folgenden Wertetabelle für Punkte, die auf dem Graphen von \(f\) liegen: <table border="1" style="border-collapse: collapse; text-align: center; width: 100%;"> <tr> <th style="padding: 5px; background-color: #f2f2f2;">\(x\)</th> <td style="padding: 5px;">4</td> <td style="padding: 5px;">\(\square\)</td> <td style="padding: 5px;">0</td> <td style="padding: 5px;">\(\square\)</td> </tr> <tr> <th style="padding: 5px; background-color: #f2f2f2;">\(y\)</th> <td style="padding: 5px;">\(\square\)</td> <td style="padding: 5px;">11</td> <td style="padding: 5px;">\(\square\)</td> <td style="padding: 5px;">0</td> </tr> </table>

Denkanstöße

- Kannst du aus den gegebenen Punkten \(C\) und \(D\) die Funktionsvorschrift \(f(x) = mx + b\) herleiten? - Was bedeutet es für die Koordinaten eines Punktes, wenn er auf dem Graphen einer Funktion liegt? - Wie gehst du vor, wenn der Funktionswert \(y\) gegeben ist und das Argument \(x\) gesucht wird?

Lösung

1. Bestimmung der Steigung \(m\): \(m = \frac{6 - 1}{3 - 1} = \frac{5}{2} = 2{,}5\). 2. Ermittlung des y-Achsenabschnitts \(b\) mit \(C(1 \mid 1)\): \(1 = 2{,}5 \cdot 1 + b \Rightarrow b = -1{,}5\). Die Funktionsgleichung ist \(f(x) = 2{,}5x - 1{,}5\). 3. Berechnung der fehlenden \(y\)-Werte: \(f(4) = 2{,}5 \cdot 4 - 1{,}5 = 8{,}5\); \(f(0) = 2{,}5 \cdot 0 - 1{,}5 = -1{,}5\). 4. Berechnung der fehlenden \(x\)-Werte: \(11 = 2{,}5x - 1{,}5 \Rightarrow 12{,}5 = 2{,}5x \Rightarrow x = 5\); \(0 = 2{,}5x - 1{,}5 \Rightarrow 1{,}5 = 2{,}5x \Rightarrow x = 0{,}6\).

Antwort

Die fehlenden Werte lauten (in der Reihenfolge der Tabelle): \(y = 8{,}5\) (für \(x=4\)), \(x = 5\) (für \(y=11\)), \(y = -1{,}5\) (für \(x=0\)) und \(x = 0{,}6\) (für \(y=0\)).
4288308
Eine Gerade \(l\) verläuft durch die beiden Punkte \(Q(0{,}5|3)\) und \(R(2|0)\). Ermittle die Gleichung der Geraden \(k\) in der Form \(y = mx + n\), die parallel zur Geraden \(l\) verläuft und durch den Punkt \(S(-4|5)\) geht.

Denkanstöße

- Wie berechnet man die Steigung einer Geraden, wenn zwei Punkte bekannt sind? - Was weißt du über die Steigungen zweier Geraden, die parallel zueinander verlaufen? - Welchen Ansatz für eine Geradengleichung kannst du nutzen, um die fehlenden Parameter zu bestimmen? - Wie nutzt man einen gegebenen Punkt, um den fehlenden y-Achsenabschnitt einer Geraden zu berechnen?

Lösung

1. Berechnung der Steigung der Geraden \(l\) mithilfe der gegebenen Punkte \(Q\) und \(R\): \(m_l = \frac{0 - 3}{2 - 0{,}5} = \frac{-3}{1{,}5} = -2\). 2. Bestimmung der Steigung der parallelen Geraden \(k\): Da \(k \parallel l\), gilt \(m_k = m_l = -2\). 3. Einsetzen der Steigung \(m_k\) und der Koordinaten des Punktes \(S(-4|5)\) in die Geradengleichung \(y = mx + n\): \(5 = -2 \cdot (-4) + n\). 4. Berechnung des y-Achsenabschnitts: \(5 = 8 + n \implies n = -3\). 5. Zusammenführen der Ergebnisse zur fertigen Gleichung: \(y = -2x - 3\).

Antwort

\(y = -2x - 3\)
4288378
Eine lineare Funktion \(f\) ist durch die allgemeine Form \(f(x) = mx + b\) gegeben. Der Graph der Funktion verläuft durch die Punkte \(A(-2 | 5)\) und \(B(4 | -7)\). 1. Berechne die Werte der Parameter \(m\) und \(b\). 2. Interpretiere die geometrische Bedeutung des berechneten Wertes für \(m\) im Hinblick auf den Verlauf des Graphen. 3. Beschreibe, wie sich die Lage des Graphen im Koordinatensystem verändert, wenn der Parameter \(b\) um \(3\) Einheiten verringert wird.

Denkanstöße

- Wie berechnet man die Steigung einer Geraden, wenn zwei Punkte bekannt sind? - Welcher Wert in der Funktionsgleichung gibt an, wo die Gerade die vertikale Achse schneidet? - Was sagt das Vorzeichen der Steigung über die Richtung der Geraden aus? - Wie wirkt sich eine Änderung der Konstante am Ende des Terms auf die Position im Koordinatensystem aus?

Lösung

1. Berechnung der Steigung \(m\) über den Differenzenquotienten: \(m = \frac{y_2 - y_1}{x_2 - x_1} = \frac{-7 - 5}{4 - (-2)} = \frac{-12}{6} = -2\). 2. Bestimmung des \(y\)-Achsenabschnitts \(b\) durch Einsetzen von Punkt \(A(-2|5)\) in die Funktionsgleichung: \(5 = -2 \cdot (-2) + b \Rightarrow 5 = 4 + b \Rightarrow b = 1\). 3. Interpretation von \(m\): Da \(m = -2\) negativ ist, ist die Funktion streng monoton fallend; der Graph verläuft von links oben nach rechts unten. 4. Veränderung durch \(b\): Eine Verringerung von \(b\) um \(3\) Einheiten bewirkt eine Parallelverschiebung des Graphen um \(3\) Einheiten nach unten in negative \(y\)-Richtung.

Antwort

1. \(m = -2\) und \(b = 1\). 2. Da \(m < 0\), ist die Funktion streng monoton fallend. 3. Der Graph wird um \(3\) Einheiten nach unten verschoben.
4288448
Gegeben ist die Gerade \(k\) mit der Gleichung \(y = \frac{2}{3}x - 5\). Eine weitere Gerade \(h\) verläuft parallel zu \(k\) und geht durch den Punkt \(P(6 \mid 1)\). Stelle die Funktionsgleichung von \(h\) auf und berechne die Koordinaten des Schnittpunktes der Geraden \(h\) mit der \(x\)-Achse.

Denkanstöße

- Was bedeutet es für die Steigung zweier Geraden, wenn diese parallel zueinander liegen? - Wie gehst du vor, um den \(y\)-Achsenabschnitt zu bestimmen, wenn die Steigung und ein Punkt bekannt sind? - Welche Bedingung muss für die \(y\)-Koordinate an der Stelle gelten, an der ein Graph die \(x\)-Achse schneidet? - Kannst du die berechnete Gleichung nutzen, um den gesuchten Punkt zu finden?

Lösung

1. Bestimmung der Steigung: Da \(h\) parallel zu \(k\) verläuft, gilt \(m_h = m_k = \frac{2}{3}\). 2. Berechnung des \(y\)-Achsenabschnitts: Einsetzen von \(P(6 \mid 1)\) in \(y = \frac{2}{3}x + b\) ergibt \(1 = \frac{2}{3} \cdot 6 + b\), also \(1 = 4 + b\). Daraus folgt \(b = -3\). Die Funktionsgleichung ist \(h(x) = \frac{2}{3}x - 3\). 3. Berechnung des Schnittpunktes mit der \(x\)-Achse: Bedingung \(h(x) = 0\) setzen: \(0 = \frac{2}{3}x - 3\). Umstellen ergibt \(3 = \frac{2}{3}x\), also \(x = 4{,}5\). Der Schnittpunkt ist \(N(4{,}5 \mid 0)\).

Antwort

Funktionsgleichung: \(h(x) = \frac{2}{3}x - 3\) Schnittpunkt mit der \(x\)-Achse: \(N(4{,}5 \mid 0)\)
4288598
Ein Wanderweg führt von einem Parkplatz zu einer Aussichtsplattform. Der Weg lässt sich in zwei Abschnitte mit jeweils konstanter Steigung unterteilen. Im ersten Abschnitt steigt der Weg auf einer horizontalen Strecke von \(150\,\text{m}\) um insgesamt \(30\,\text{m}\) an. Die Aussichtsplattform am Ende des zweiten Abschnitts liegt insgesamt \(130\,\text{m}\) höher als der Parkplatz. Die gesamte horizontale Entfernung vom Parkplatz bis zur Plattform beträgt \(400\,\text{m}\). a) Berechne die Steigungen \(m_1\) und \(m_2\) der beiden Wegabschnitte. b) Stelle die Funktionsgleichungen für die Höhe \(h\) in Abhängigkeit von der horizontalen Entfernung \(x\) für beide Abschnitte auf. Gib dabei auch die jeweiligen Definitionsbereiche an. c) Bestimme die Höhe des Weges nach einer horizontalen Entfernung von \(250\,\text{m}\). d) In welcher horizontalen Entfernung vom Parkplatz wird eine Höhe von \(90\,\text{m}\) erreicht?

Denkanstöße

- Überlege dir zuerst, wie viel horizontale Strecke und wie viel Höhenunterschied im zweiten Abschnitt jeweils zurückgelegt werden. - Die Steigung einer Geraden berechnest du als Verhältnis von vertikaler zu horizontaler Änderung. - Achte beim Aufstellen der zweiten Funktionsgleichung darauf, dass diese an der Nahtstelle den richtigen Höhenwert liefert. - Prüfe bei den Berechnungen in c) und d), in welchem der beiden Abschnitte der gesuchte Wert liegt.

Lösung

1. Berechnung der Steigungen: Für den ersten Abschnitt gilt \(m_1 = \frac{30\,\text{m}}{150\,\text{m}} = 0{,}2\). Für den zweiten Abschnitt beträgt die zusätzliche Höhendifferenz \(130\,\text{m} - 30\,\text{m} = 100\,\text{m}\) auf einer horizontalen Strecke von \(400\,\text{m} - 150\,\text{m} = 250\,\text{m}\). Daraus folgt \(m_2 = \frac{100\,\text{m}}{250\,\text{m}} = 0{,}4\). 2. Funktionsgleichungen: Für \(0 \le x \le 150\) gilt \(h(x) = 0{,}2x\). Für \(150 < x \le 400\) ergibt sich mit der Punkt-Steigungs-Form durch den Punkt \((150|30)\): \(h(x) = 0{,}4(x - 150) + 30 = 0{,}4x - 30\). 3. Höhe bei \(x = 250\): Da \(250 > 150\), wird der zweite Funktionsterm genutzt: \(h(250) = 0{,}4 \cdot 250 - 30 = 100 - 30 = 70\). Die Höhe beträgt \(70\,\text{m}\). 4. Entfernung für \(h = 90\): Da \(90 > 30\), liegt der Punkt im zweiten Abschnitt: \(90 = 0{,}4x - 30 \Rightarrow 120 = 0{,}4x \Rightarrow x = 300\). Die Entfernung beträgt \(300\,\text{m}\).

Antwort

a) \(m_1 = 0{,}2\); \(m_2 = 0{,}4\) b) \(h(x) = 0{,}2x\) für \(0 \le x \le 150\) und \(h(x) = 0{,}4x - 30\) für \(150 < x \le 400\) c) \(70\,\text{m}\) d) \(300\,\text{m}\)
4288608
Eine Rampe für den Materialtransport in einem Kieswerk besteht aus zwei geradlinigen Teilstücken. Das erste Teilstück führt vom Boden (Punkt \((0|0)\)) bis zu einem Podest in \(15\,\text{m}\) Höhe, das horizontal \(50\,\text{m}\) vom Startpunkt entfernt ist. Das zweite Teilstück endet an einer Schüttanlage in \(75\,\text{m}\) Gesamthöhe bei einer horizontalen Gesamtentfernung von \(150\,\text{m}\). a) Bestimme die Funktionsvorschrift der stückweise definierten linearen Funktion \(h(x)\), welche die Höhe in Abhängigkeit von der horizontalen Entfernung \(x\) beschreibt. b) Vervollständige die folgende Tabelle für den Verlauf der Rampe: <table> <tr> <td>Horizontale Entfernung \(x\) (in m)</td> <td>20</td> <td>\(x_2\)</td> <td>100</td> <td>\(x_4\)</td> </tr> <tr> <td>Höhe \(h\) (in m)</td> <td>\(h_1\)</td> <td>9</td> <td>\(h_3\)</td> <td>60</td> </tr> </table> c) Berechne die durchschnittliche Steigung der Rampe über die gesamte horizontale Distanz von \(150\,\text{m}\).

Denkanstöße

- Teile den Verlauf in zwei lineare Funktionen auf und bestimme jeweils Steigung und Achsenabschnitt (oder nutze die Punkt-Steigungs-Form). - Achte darauf, bei welchem \(x\)-Wert der Übergang zwischen den beiden Geradenstücken stattfindet. - Um \(x\) bei gegebener Höhe zu finden, musst du die passende Gleichung nach \(x\) umstellen. - Die durchschnittliche Steigung entspricht der Steigung einer gedachten direkten Verbindungslinie vom Start- zum Endpunkt.

Lösung

1. Funktionsgleichungen: Im ersten Abschnitt (\(0 \le x \le 50\)) ist die Steigung \(m_1 = \frac{15}{50} = 0{,}3\), also \(h(x) = 0{,}3x\). Im zweiten Abschnitt (\(50 < x \le 150\)) beträgt die Steigung \(m_2 = \frac{75-15}{150-50} = \frac{60}{100} = 0{,}6\). Die Gleichung lautet \(h(x) = 0{,}6(x - 50) + 15 = 0{,}6x - 15\). 2. Tabellenwerte: - Für \(x = 20\): \(h_1 = 0{,}3 \cdot 20 = 6\). - Für \(h = 9\): Da \(9 < 15\), gilt \(0{,}3x = 9 \Rightarrow x_2 = 30\). - Für \(x = 100\): Da \(100 > 50\), gilt \(h_3 = 0{,}6 \cdot 100 - 15 = 45\). - Für \(h = 60\): Da \(60 > 15\), gilt \(0{,}6x - 15 = 60 \Rightarrow 0{,}6x = 75 \Rightarrow x_4 = 125\). 3. Durchschnittliche Steigung: Gesamthöhe durch Gesamtdistanz ergibt \(\bar{m} = \frac{75\,\text{m}}{150\,\text{m}} = 0{,}5\).

Antwort

a) \(h(x) = \begin{cases} 0{,}3x & \text{für } 0 \le x \le 50 \\ 0{,}6x - 15 & \text{für } 50 < x \le 150 \end{cases}\) b) \(h_1 = 6\); \(x_2 = 30\); \(h_3 = 45\); \(x_4 = 125\) c) \(0{,}5\) (oder \(50\,\%\))
4321898
In der folgenden Abbildung sind die Graphen von drei linearen Funktionen \(f\), \(g\) und \(h\) in einem Koordinatensystem dargestellt. Bestimme für jeden der drei Graphen die zugehörige Funktionsgleichung in der Form \(y=mx+t\) oder mit der jeweils passenden Funktionsbezeichnung \(f(x)\), \(g(x)\) beziehungsweise \(h(x)\).
Abbildung zur Aufgabe 432189

Denkanstöße

- Welche Information liefert der Schnittpunkt eines Graphen mit der \(y\)-Achse direkt? - Suche für jede Gerade zwei gut ablesbare Gitterpunkte. - Wie bestimmst du aus horizontaler und vertikaler Änderung die Steigung? - Achte darauf, ob die Gerade von links nach rechts steigt oder fällt.

Lösung

1. Bei \(f\) ist der \(y\)-Achsenabschnitt \(t=-1\). Zwischen \((0|-1)\) und \((1|1)\) gilt \(m=\frac{2}{1}=2\). Daher ist \(f(x)=2x-1\). 2. Bei \(g\) ist der \(y\)-Achsenabschnitt \(t=2\). Zwischen \((0|2)\) und \((2|1)\) gilt \(m=-\frac{1}{2}=-0{,}5\). Daher ist \(g(x)=-0{,}5x+2\). 3. Bei \(h\) ist der \(y\)-Achsenabschnitt \(t=1\). Zwischen \((0|1)\) und \((3|2)\) gilt \(m=\frac{1}{3}\). Daher ist \(h(x)=\frac{1}{3}x+1\).

Antwort

\(f(x)=2x-1\), \(g(x)=-0{,}5x+2\), \(h(x)=\frac{1}{3}x+1\)
4321908
Ein großer Wassertank wird gleichmäßig entleert. Das folgende Diagramm zeigt das verbleibende Wasservolumen \(V\) im Tank (in Litern, \(\text{l}\)) in Abhängigkeit von der vergangenen Zeit \(t\) (in Minuten, \(\text{min}\)). a) Lies zwei geeignete Punkte aus dem Graphen ab und berechne mithilfe eines Steigungsdreiecks die Steigung \(m\) der Geraden. Gib an, was diese Steigung im Sachkontext bedeutet. b) Bestimme den Anfangswert aus dem Graphen und gib die Funktionsgleichung \(V(t)\) an. c) Berechne, nach wie vielen Minuten der Wassertank komplett leer ist.
Abbildung zur Aufgabe 432190

Denkanstöße

- Welche Gitterpunkte auf der Geraden lassen sich besonders sicher ablesen? - Wie berechnest du die Steigung aus zwei Punkten und wie deutest du ihr Vorzeichen hier? - Welche Bedeutung hat der Funktionswert bei \(t=0\) im Tankmodell? - Welchen Funktionswert hat das Volumen bei einem leeren Tank?

Lösung

1. Geeignete Punkte sind zum Beispiel \(P_1(0|250)\) und \(P_2(5|150)\). 2. Die Steigung ist \(m=\frac{150-250}{5-0}=-20\,\frac{\text{l}}{\text{min}}\). Pro Minute fließen also \(20\,\text{l}\) aus dem Tank ab. 3. Bei \(t=0\) zeigt der Graph \(250\,\text{l}\). Das ist der Anfangswert. Daher lautet die Funktionsgleichung \(V(t)=-20t+250\). 4. Für einen leeren Tank gilt \(0=-20t+250\). Daraus folgt \(t=12{,}5\). Der Tank ist nach \(12{,}5\,\text{Minuten}\) leer.

Antwort

a) \(m=-20\,\frac{\text{l}}{\text{min}}\); pro Minute fließen \(20\,\text{l}\) ab. b) Anfangswert: \(250\,\text{l}\); \(V(t)=-20t+250\) c) Nach \(12{,}5\,\text{Minuten}\)
4322108
Gegeben sind die beiden Geraden \(f\) und \(g\) im Koordinatensystem sowie die Punkte \(P\) und \(Q\). a) Bestimme die Funktionsgleichungen der Geraden \(f\) und \(g\). b) Eine weitere Gerade \(h\) verläuft parallel zu \(f\) und geht durch den Punkt \(P\). Bestimme die Funktionsgleichung von \(h\). c) Ermittle die Funktionsgleichung der Geraden \(k\), die durch die Punkte \(P\) und \(Q\) verläuft.
Abbildung zur Aufgabe 432210

Denkanstöße

- Welche Informationen zu Achsenabschnitt und Steigung kannst du bei \(f\) und \(g\) direkt aus dem Diagramm gewinnen? - Welche Steigung muss \(h\) wegen der Parallelität besitzen? - Welche zwei Punkte bestimmen die Gerade \(k\)? - Wie kannst du nach der jeweiligen Steigung den noch unbekannten Achsenabschnitt bestimmen?

Lösung

1. Bei \(f\) ist der \(y\)-Achsenabschnitt \(t=2\). Zwischen \((0|2)\) und \((3|3)\) gilt \(m=\frac{1}{3}\). Daher ist \(f(x)=\frac{1}{3}x+2\). 2. Bei \(g\) ist der \(y\)-Achsenabschnitt \(t=-1\). Zwischen \((0|-1)\) und \((2|-2)\) gilt \(m=-\frac{1}{2}\). Daher ist \(g(x)=-\frac{1}{2}x-1\). 3. Wegen \(h \parallel f\) hat \(h\) die Steigung \(\frac{1}{3}\). Mit \(P(-3|3)\) gilt \(3=\frac{1}{3} \cdot (-3)+t_h\), also \(t_h=4\). Damit ist \(h(x)=\frac{1}{3}x+4\). 4. Für die Gerade durch \(P(-3|3)\) und \(Q(1|-1)\) gilt \(m_k=\frac{-1-3}{1-(-3)}=-1\). Mit \(Q\) folgt \(-1=-1+t_k\), also \(t_k=0\). Damit ist \(k(x)=-x\).

Antwort

a) \(f(x)=\frac{1}{3}x+2\), \(g(x)=-\frac{1}{2}x-1\) b) \(h(x)=\frac{1}{3}x+4\) c) \(k(x)=-x\)
4322118
Im folgenden Koordinatensystem sind die Graphen zweier linearer Funktionen \(f\) und \(g\) dargestellt. a) Bestimme die Funktionsgleichungen der beiden Geraden \(f\) und \(g\). b) Berechne den Schnittpunkt \(S\) der beiden Geraden und überprüfe dein Ergebnis anschließend am Graphen. c) Überprüfe rechnerisch, ob der Punkt \(P(8|5)\) auf der Geraden \(f\) liegt und ob der Punkt \(Q(-2|5)\) auf der Geraden \(g\) liegt.
Abbildung zur Aufgabe 432211

Denkanstöße

- Welche Informationen zu Achsenabschnitt und Steigung kannst du für beide Geraden aus dem Diagramm lesen? - Welche Bedingung erfüllen die Funktionswerte am Schnittpunkt? - Nutze das Diagramm in Teil b) erst nach deiner Rechnung als Kontrolle. - Wie kannst du durch Einsetzen prüfen, ob ein Punkt auf einer Geraden liegt?

Lösung

1. Bei \(f\) ist der \(y\)-Achsenabschnitt \(1\). Zwischen \((0|1)\) und \((2|2)\) gilt \(m_f=0{,}5\). Daher ist \(f(x)=0{,}5x+1\). 2. Bei \(g\) ist der \(y\)-Achsenabschnitt \(4\). Zwischen \((0|4)\) und \((1|3)\) gilt \(m_g=-1\). Daher ist \(g(x)=-x+4\). 3. Für den Schnittpunkt gilt \(0{,}5x+1=-x+4\). Daraus folgt \(x=2\) und damit \(y=2\). Der Schnittpunkt ist \(S(2|2)\); dies stimmt mit dem im Graphen sichtbaren Schnittpunkt überein. 4. Für \(P(8|5)\) gilt \(f(8)=5\). Daher liegt \(P\) auf \(f\). 5. Für \(Q(-2|5)\) gilt \(g(-2)=6\). Daher liegt \(Q\) nicht auf \(g\).

Antwort

a) \(f(x)=0{,}5x+1\), \(g(x)=-x+4\) b) \(S(2|2)\); der Graph bestätigt das Ergebnis. c) \(P\) liegt auf \(f\); \(Q\) liegt nicht auf \(g\).
4322138
In dem unten abgebildeten Koordinatensystem wurden für die \(x\)-Achse und die \(y\)-Achse unterschiedliche Einteilungen gewählt. a) Bestimme die Funktionsgleichung der dargestellten linearen Funktion \(g\). b) Berechne den Funktionswert \(g(6)\) rechnerisch und überprüfe dein Ergebnis, indem du den entsprechenden Punkt auf dem Graphen abliest.
Abbildung zur Aufgabe 432213

Denkanstöße

- Achte besonders darauf, welche Werte ein Kästchen auf der \(x\)- und auf der \(y\)-Achse jeweils darstellt. - Welche beiden Achsenschnittpunkte kannst du sicher ablesen? - Wie kannst du aus zwei Punkten die Steigung bestimmen? - Nutze den Graphen in Teil b) als Kontrolle deiner Rechnung.

Lösung

1. Der Graph schneidet die \(y\)-Achse bei \(S_y(0|10)\) und die \(x\)-Achse bei \(S_x(-2|0)\). 2. Damit ist der \(y\)-Achsenabschnitt \(t=10\). 3. Die Steigung ist \(m=\frac{10-0}{0-(-2)}=5\). Daher lautet die Funktionsgleichung \(g(x)=5x+10\). 4. Für \(x=6\) gilt \(g(6)=5 \cdot 6+10=40\). Der Punkt \((6|40)\) ist auch im Graphen ablesbar.

Antwort

a) \(g(x)=5x+10\) b) \(g(6)=40\)
4322368
Im abgebildeten Koordinatensystem sind zwei Geraden \(f\) und \(g\) dargestellt. a) Bestimme für beide Geraden die Funktionsgleichung in der Form \(y=mx+t\). b) Bestimme mit den Funktionsgleichungen die Nullstellen von \(f\) und \(g\). c) Berechne rechnerisch die Koordinaten des Schnittpunkts \(S\) der beiden Geraden und überprüfe das Ergebnis anschließend am Graphen.
Abbildung zur Aufgabe 432236

Denkanstöße

- Welche Achsenabschnitte und weiteren Gitterpunkte kannst du für beide Geraden ablesen? - Welchen Funktionswert setzt du ein, wenn du eine Nullstelle suchst? - Welche Gleichheit gilt für die beiden Funktionswerte am Schnittpunkt? - Nutze den sichtbaren Schnittpunkt erst nach der Rechnung zur Kontrolle.

Lösung

1. Für \(f\) ist der \(y\)-Achsenabschnitt \(t=-2\). Mit \((0\mid-2)\) und \((2\mid1)\) ergibt sich \(m=1{,}5\). Daher ist \(f(x)=1{,}5x-2\). 2. Für \(g\) ist der \(y\)-Achsenabschnitt \(t=3\). Mit \((0\mid3)\) und \((2\mid1)\) ergibt sich \(m=-1\). Daher ist \(g(x)=-x+3\). 3. Für die Nullstelle von \(f\) gilt \(0=1{,}5x-2\), also \(x_0=\frac{4}{3}\). Für \(g\) gilt \(0=-x+3\), also \(x_0=3\). 4. Am Schnittpunkt gilt \(1{,}5x-2=-x+3\). Daraus folgt \(2{,}5x=5\), also \(x=2\) und \(y=1\). Damit ist \(S(2\mid1)\), was mit dem Graphen übereinstimmt.

Antwort

a) \(f(x)=1{,}5x-2\), \(g(x)=-x+3\) b) \(f:\ x_0=\frac{4}{3}\); \(g:\ x_0=3\) c) \(S(2\mid1)\)
4332028
Ein Wassertank wird mit einer konstanten Rate befüllt. Die Funktion \(V(t)\) gibt das Volumen im Tank in Litern nach \(t\) Minuten an. In der Grafik sind zwei Messungen als Punkte \(P_1\) und \(P_2\) eingetragen. a) Berechne mithilfe von \(P_1\) und \(P_2\) die Zuflussrate in Litern pro Minute. b) Bestimme aus deiner Rechnung das Anfangsvolumen \(V(0)\). c) Gib die Funktionsgleichung \(V(t)\) an. d) Berechne das Volumen nach \(15\) Minuten.
Abbildung zur Aufgabe 433202

Denkanstöße

- Welche beiden Koordinatenpaare liefern die markierten Messpunkte? - Die Zuflussrate beschreibt, wie stark sich das Volumen pro Minute verändert. - Nutze nach der Bestimmung der Rate einen der Messpunkte, um den noch unbekannten Anfangswert zu finden. - Welche Form hat eine lineare Volumenfunktion, wenn Rate und Anfangswert bekannt sind?

Lösung

1. Aus der Grafik liest man \(P_1(2\mid400)\) und \(P_2(8\mid1000)\) ab. Die Zuflussrate ist \(\frac{1000-400}{8-2}=100\,\frac{\text{l}}{\text{min}}\). 2. Mit \(P_1\) gilt \(400=100\cdot2+V(0)\). Daraus folgt \(V(0)=200\,\text{l}\). 3. Das Modell lautet \(V(t)=100t+200\). 4. Nach \(15\) Minuten gilt \(V(15)=100\cdot15+200=1700\,\text{l}\).

Antwort

a) \(100\,\text{l/min}\) b) \(V(0)=200\,\text{l}\) c) \(V(t)=100t+200\) d) \(1700\,\text{l}\)
4332588
Bestimme für die beiden dargestellten Geraden \(f\) und \(h\) jeweils die Funktionsgleichung. Nutze dazu ein Steigungsdreieck und den Schnittpunkt mit der \(y\)-Achse.
Abbildung zur Aufgabe 433258

Denkanstöße

- Lies bei jeder Geraden zuerst den Schnittpunkt mit der \(y\)-Achse ab. - Suche anschließend einen zweiten Punkt, dessen Koordinaten am Gitter eindeutig ablesbar sind. - Vergleiche die senkrechte mit der waagerechten Änderung; das Vorzeichen zeigt, ob die Gerade steigt oder fällt. - Setze Steigung und Achsenabschnitt anschließend in die Form \(y=mx+t\) ein.

Lösung

1. Bei \(f\) ist der \(y\)-Achsenabschnitt \(t_f=4\). Mit den Punkten \((0 \mid 4)\) und \((1 \mid 1)\) ergibt sich \(m_f=\frac{1-4}{1-0}=-3\). Daher gilt \(f(x)=-3x+4\). 2. Bei \(h\) ist der \(y\)-Achsenabschnitt \(t_h=-3\). Mit den Punkten \((0 \mid -3)\) und \((5 \mid -1)\) ergibt sich \(m_h=\frac{-1-(-3)}{5-0}=\frac{2}{5}=0{,}4\). Daher gilt \(h(x)=0{,}4x-3\).

Antwort

\(f(x)=-3x+4\) und \(h(x)=0{,}4x-3\)
4332658
Im Koordinatensystem sind vier Geraden dargestellt, die alle durch denselben Punkt \(P\) verlaufen. a) Bestimme die Koordinaten des gemeinsamen Punktes \(P\). b) Ermittle für jede der vier Geraden die Funktionsgleichung in der Form \(y=mx+t\). c) Wie lautet die Funktionsgleichung einer fünften Geraden \(h_5\), die ebenfalls durch \(P\) geht, aber parallel zur \(x\)-Achse verläuft?
Abbildung zur Aufgabe 433265

Denkanstöße

- Suche im Diagramm den Punkt, an dem sich tatsächlich alle vier Geraden schneiden. - Weil dieser Punkt auf der \(y\)-Achse liegt, kennst du damit zugleich den gemeinsamen Achsenabschnitt. - Bestimme für jede Gerade mit einem weiteren Gitterpunkt ihre Steigung. - Welche Steigung besitzt eine waagerechte Gerade?

Lösung

1. Alle vier Geraden schneiden sich auf der \(y\)-Achse bei \(-2\). Daher ist \(P(0\mid-2)\). 2. Für alle vier Geraden gilt damit \(t=-2\). Bei \(h_1\) liefert der Punkt \((1\mid0)\) die Steigung \(m=2\), also \(h_1:y=2x-2\). 3. Bei \(h_2\) liefert der Punkt \((2\mid-4)\) die Steigung \(m=-1\), also \(h_2:y=-x-2\). 4. Bei \(h_3\) liefert der Punkt \((2\mid-1)\) die Steigung \(m=0{,}5\), also \(h_3:y=0{,}5x-2\). 5. Bei \(h_4\) liefert der Punkt \((1\mid-5)\) die Steigung \(m=-3\), also \(h_4:y=-3x-2\). 6. Eine Gerade parallel zur \(x\)-Achse hat die Steigung \(m=0\). Durch \(P(0\mid-2)\) ergibt sich daher \(h_5:y=-2\).

Antwort

a) \(P(0\mid-2)\) b) \(h_1:y=2x-2\); \(h_2:y=-x-2\); \(h_3:y=0{,}5x-2\); \(h_4:y=-3x-2\) c) \(h_5:y=-2\)
4332668
Gegeben ist der Punkt \(A(0\mid1{,}5)\). a) Bestimme die Funktionsgleichungen der drei dargestellten Geraden \(g_1\), \(g_2\) und \(g_3\), die alle durch den Punkt \(A\) verlaufen. b) Welchen gemeinsamen Parameter haben die Funktionsterme dieser Geraden in der Form \(y=mx+t\)? c) Gib den Funktionsterm einer weiteren Geraden \(g_4\) an, die ebenfalls durch \(A\) verläuft und eine negative Steigung besitzt, die betragsmäßig kleiner ist als die Steigung von \(g_1\).
Abbildung zur Aufgabe 433266

Denkanstöße

- Welche Information liefert der gemeinsame Punkt auf der \(y\)-Achse über den Parameter \(t\)? - Wie kannst du aus zwei gut ablesbaren Punkten einer Geraden ihre Steigung bestimmen? - Was bedeutet „betragsmäßig kleiner“ für eine negative Steigung im Vergleich zu \(g_1\)?

Lösung

1. Da alle Geraden durch \(A(0\mid1{,}5)\) verlaufen, ist ihr \(y\)-Achsenabschnitt \(t=1{,}5\). 2. Für \(g_1\) kann neben \(A\) der Punkt \((1\mid-0{,}5)\) abgelesen werden. Damit ist \(m=-2\), also \(g_1:y=-2x+1{,}5\). 3. Für \(g_2\) kann neben \(A\) der Punkt \((1\mid2)\) abgelesen werden. Damit ist \(m=0{,}5\), also \(g_2:y=0{,}5x+1{,}5\). 4. \(g_3\) verläuft waagerecht. Daher ist \(m=0\) und \(g_3:y=1{,}5\). 5. Gemeinsam ist der \(y\)-Achsenabschnitt \(t=1{,}5\). 6. Für \(g_4\) muss \(-2<m<0\) gelten. Mit \(m=-1\) erhält man zum Beispiel \(g_4:y=-x+1{,}5\).

Antwort

a) \(g_1:y=-2x+1{,}5\); \(g_2:y=0{,}5x+1{,}5\); \(g_3:y=1{,}5\) b) \(t=1{,}5\) c) Zum Beispiel \(g_4:y=-x+1{,}5\); allgemein gilt \(-2<m<0\).
4332748
Eine Kerze hat zu Beginn eine Höhe von \(80\,\text{mm}\). Sobald sie angezündet wird, verringert sich ihre Höhe \(h\) (in Millimetern) gleichmäßig mit der Brenndauer \(t\) (in Stunden). a) Stelle die Funktionsgleichung der linearen Funktion \(h(t)\) auf. Achte dabei auf die Einheiten und die Skalierung der Achsen im Diagramm. b) Berechne die Höhe der Kerze nach einer Brenndauer von \(12\,\text{h}\) und kontrolliere diesen Wert mithilfe des Graphen.
Abbildung zur Aufgabe 433274

Denkanstöße

- Welche zwei gut ablesbaren Punkte des Graphen kannst du für die Steigung verwenden? - Was sagt das Vorzeichen der Steigung über die Veränderung der Kerzenhöhe aus? - Welche Bedeutung hat der Funktionswert bei \(t=0\)? - Wie kannst du dein Ergebnis für \(12\,\text{h}\) anschließend am Graphen überprüfen?

Lösung

1. Aus dem Diagramm lassen sich zum Beispiel die Punkte \(P_1(0 \mid 80)\) und \(P_2(8 \mid 40)\) ablesen. 2. Die Steigung ist \(m=\frac{40-80}{8-0}=-5\). Die Kerze wird also pro Stunde um \(5\,\text{mm}\) kürzer. 3. Der Anfangswert beträgt \(80\,\text{mm}\). Damit lautet die Funktionsgleichung \(h(t)=-5t+80\). 4. Für \(t=12\) gilt \(h(12)=-5\cdot 12+80=20\). 5. Im Graphen lässt sich bei \(t=12\) ebenfalls die Höhe \(20\,\text{mm}\) ablesen.

Antwort

a) \(h(t)=-5t+80\) b) Nach \(12\,\text{h}\) ist die Kerze noch \(20\,\text{mm}\) hoch.
4332788
Eine lineare Funktion \(g\) hat die Steigung \(m=2{,}5\) und verläuft durch den Punkt \(P(2 \mid 1)\). a) Stelle die Funktionsgleichung \(g(x)=mx+t\) auf. b) Ermittle anschließend mit dieser Gleichung, bei welchem \(x\)-Wert \(g(x)=11\) gilt.

Denkanstöße

- Welche Größe in \(g(x)=mx+t\) ist schon bekannt? - Wie hilft der Punkt \(P\), den Achsenabschnitt \(t\) zu bestimmen? - Setze danach den verlangten Funktionswert in deine fertige Gleichung ein.

Lösung

1. Mit \(m=2{,}5\) und \(P(2\mid1)\) gilt \(1=2{,}5\cdot2+t\). 2. Daraus folgt \(t=-4\), also \(g(x)=2{,}5x-4\). 3. Für Teil b gilt \(11=2{,}5x-4\). 4. Somit ist \(15=2{,}5x\) und daher \(x=6\).

Antwort

a) \(g(x)=2{,}5x-4\) b) \(x=6\)
4332888
Zwei Wanderer, Anton und Bea, bewegen sich auf einer langen geraden Straße. Anton startet am Punkt \(0\,\text{km}\) und läuft mit gleichmäßiger Geschwindigkeit. Bea startet zur gleichen Zeit am Punkt \(18\,\text{km}\) und läuft ihm entgegen. Das Diagramm zeigt ihre Entfernung vom Punkt \(0\,\text{km}\) für \(0\le t\le4{,}5\) Stunden. Bestimme für beide Wanderer die Funktionsgleichung.
Abbildung zur Aufgabe 433288

Denkanstöße

- Welche Bedeutung haben die Funktionswerte bei \(t=0\) für Anton und Bea? - Welche zwei gut ablesbaren Punkte kannst du bei jeder Geraden zur Bestimmung der Steigung verwenden? - Warum hat eine der beiden Geraden eine negative Steigung? - Bis zu welchem Zeitpunkt kann \(s_B(t)\) als nichtnegative Entfernung vom Punkt \(0\,\text{km}\) interpretiert werden?

Lösung

1. Für Anton ist der Anfangswert \(0\). Nach \(2\,\text{h}\) befindet er sich bei \(10\,\text{km}\). Daher ist die Steigung \(m=\frac{10-0}{2-0}=5\), also \(s_A(t)=5t\). 2. Für Bea ist der Anfangswert \(18\). Nach \(2\,\text{h}\) befindet sie sich bei \(10\,\text{km}\). Daher ist die Steigung \(m=\frac{10-18}{2-0}=-4\), also \(s_B(t)=-4t+18\). 3. Für Bea beschreibt dieses Entfernungsmodell nur Zeiten bis \(s_B(t)=0\). Aus \(-4t+18=0\) folgt \(t=4{,}5\,\text{h}\). Deshalb endet die gemeinsame dargestellte Zeitspanne bei \(4{,}5\,\text{h}\).

Antwort

Für Anton gilt \(s_A(t)=5t\). Für Bea gilt im dargestellten Bereich \(s_B(t)=-4t+18\) für \(0\le t\le 4{,}5\).
4332918
Eine Gerade \(g\) verläuft durch die Punkte \(P(-1 \mid 4)\) und \(Q(2 \mid -2)\), wie in der Abbildung zu sehen. a) Bestimme die Funktionsgleichung der Geraden \(g\) rechnerisch und kontrolliere dein Ergebnis anschließend an der Abbildung. b) Überprüfe rechnerisch, ob der Punkt \(R(4 \mid -6)\) ebenfalls auf der Geraden liegt.
Abbildung zur Aufgabe 433291

Denkanstöße

- Wie kannst du aus den Koordinaten von \(P\) und \(Q\) die Steigung bestimmen? - Wie lässt sich anschließend mit einem der beiden Punkte der Parameter \(t\) bestimmen? - Welche rechnerische Bedingung muss \(R\) erfüllen, damit der Punkt auf \(g\) liegt?

Lösung

1. Die Steigung ist \(m=\frac{-2-4}{2-(-1)}=\frac{-6}{3}=-2\). 2. Setze zum Beispiel \(Q(2 \mid -2)\) in \(y=-2x+t\) ein: \(-2=-2\cdot 2+t\). Daraus folgt \(t=2\). 3. Die Funktionsgleichung lautet \(g(x)=-2x+2\). Die gezeichnete Gerade stimmt mit dieser Gleichung überein. 4. Für \(R(4 \mid -6)\) ergibt die Punktprobe \(g(4)=-2\cdot 4+2=-6\). Damit liegt \(R\) auf der Geraden.

Antwort

a) \(g(x)=-2x+2\) b) Ja, \(R(4 \mid -6)\) liegt auf der Geraden.
4333338
Im Koordinatensystem sind die beiden Geraden \(a\) und \(b\) dargestellt. a) Bestimme für beide Geraden die Funktionsgleichung in der Form \(y=mx+t\). b) Berechne die Nullstellen der beiden Funktionen. Welche Besonderheit stellst du fest?
Abbildung zur Aufgabe 433333

Denkanstöße

- Welche gut ablesbaren Punkte kannst du auf jeder Geraden wählen? - Wie bestimmst du daraus jeweils \(m\) und \(t\)? - Welchen Funktionswert setzt du ein, um eine Nullstelle zu berechnen?

Lösung

1. Für \(a\) kann man die Punkte \((0\mid-2)\) und \((3\mid0)\) ablesen. Damit ist \(m=\frac{0-(-2)}{3-0}=\frac{2}{3}\) und \(t=-2\). Also gilt \(a(x)=\frac{2}{3}x-2\). 2. Für \(b\) kann man die Punkte \((0\mid3)\) und \((3\mid0)\) ablesen. Damit ist \(m=-1\) und \(t=3\). Also gilt \(b(x)=-x+3\). 3. Für \(a\) gilt an der Nullstelle \(0=\frac{2}{3}x-2\), also \(x_0=3\). Für \(b\) gilt \(0=-x+3\), also ebenfalls \(x_0=3\). 4. Beide Graphen schneiden die \(x\)-Achse im selben Punkt \((3\mid0)\), obwohl ihre Steigungen verschieden sind.

Antwort

a) \(a(x)=\frac{2}{3}x-2\); \(b(x)=-x+3\) b) Beide haben die Nullstelle \(x_0=3\) und schneiden die \(x\)-Achse in \((3\mid0)\).
4338978
Ermittle für die abgebildeten Geraden \(f_1\), \(f_2\) und \(f_3\) die zugehörigen Geradengleichungen in der Form \(y=mx+t\).
Abbildung zur Aufgabe 433897

Denkanstöße

- Welche zwei gut ablesbaren Punkte kannst du bei jeder schrägen Geraden wählen? - Wie lässt sich nach der Steigung der Achsenabschnitt \(t\) bestimmen? - Was bedeutet eine waagerechte Gerade für die Steigung und den Funktionsterm?

Lösung

1. Für \(f_1\) können die Punkte \((-2 \mid 2)\) und \((2 \mid 1)\) verwendet werden. Die Steigung ist \(m=\frac{1-2}{2-(-2)}=-\frac{1}{4}=-0{,}25\). Mit einem der Punkte folgt \(t=1{,}5\). Daher gilt \(f_1(x)=-0{,}25x+1{,}5\). 2. Für \(f_2\) kann man die Punkte \((0 \mid -2)\) und \((1 \mid 1)\) ablesen. Damit ist \(m=\frac{1-(-2)}{1-0}=3\) und \(t=-2\). Daher gilt \(f_2(x)=3x-2\). 3. \(f_3\) ist waagerecht und hat stets den Funktionswert \(2\). Daher gilt \(f_3(x)=2\).

Antwort

\(f_1(x)=-0{,}25x+1{,}5\); \(f_2(x)=3x-2\); \(f_3(x)=2\)
4349248
Ein Auto startet mit einem vollen Tank von \(60\,\text{l}\). Das folgende Diagramm zeigt den Kraftstoffvorrat \(y\) in Litern in Abhängigkeit von der gefahrenen Strecke \(x\) in Kilometern. 1) Schätze, wie viel Kraftstoff sich nach einer Fahrt von \(400\,\text{km}\) noch im Tank befindet. 2) Nach wie vielen Kilometern ist der Tank vollständig leer? 3) Wie viel Kraftstoff verbraucht das Auto durchschnittlich auf einer Strecke von \(100\,\text{km}\)? 4) Gib eine Funktionsgleichung an, die den Kraftstoffvorrat \(y\) in Abhängigkeit von der Strecke \(x\) beschreibt.
Abbildung zur Aufgabe 434924

Denkanstöße

- Welche Werte kannst du direkt aus dem Graphen bei \(x=400\) und am Schnittpunkt mit der \(x\)-Achse ablesen? - Wie hängt die insgesamt verbrauchte Kraftstoffmenge mit der gefahrenen Strecke zusammen? - Welche zwei Punkte des Graphen eignen sich zur Bestimmung der Steigung? - Welche Bedeutung hat der Funktionswert bei \(x=0\)?

Lösung

1. Bei \(x=400\) lässt sich im Graphen ungefähr \(y=36\) ablesen. Es sind also noch etwa \(36\,\text{l}\) im Tank. 2. Der Graph schneidet die \(x\)-Achse bei \(x=1000\). Nach \(1000\,\text{km}\) ist der Tank leer. 3. Auf \(1000\,\text{km}\) werden \(60\,\text{l}\) verbraucht. Pro \(100\,\text{km}\) sind das \(\frac{60}{1000}\cdot 100=6\,\text{l}\). 4. Der Anfangswert beträgt \(60\,\text{l}\). Die Steigung ist \(m=\frac{0-60}{1000-0}=-0{,}06\). Damit lautet die Funktionsgleichung \(y=-0{,}06x+60\).

Antwort

1) Nach \(400\,\text{km}\) sind noch etwa \(36\,\text{l}\) im Tank. 2) Der Tank ist nach \(1000\,\text{km}\) leer. 3) Der Durchschnittsverbrauch beträgt \(6\,\text{l}\) pro \(100\,\text{km}\). 4) \(y=-0{,}06x+60\)
5533268
Leila möchte die Gleichung der Geraden durch \(A(1|5)\) und \(B(5|3)\) bestimmen. Sie rechnet: \(m=\frac{5-1}{3-5}=-2\) und erhält daraus \(y=-2x+7\). Finde den Fehler in Leilas Rechnung, bestimme die richtige Funktionsgleichung und überprüfe sie mit beiden Punkten.

Denkanstöße

- Welche beiden Koordinatenänderungen gehören in Zähler und Nenner der Steigung? - Prüfe Leilas Gleichung mit dem Punkt \(B\). Passt dessen y-Wert? - Wenn die richtige Steigung feststeht, kann einer der gegebenen Punkte den y-Achsenabschnitt bestimmen.

Lösung

1. Bei der Steigungsberechnung müssen die Änderungen der y-Koordinaten durch die Änderungen der x-Koordinaten geteilt werden. Leila hat Zähler und Nenner vertauscht. 2. Richtig ist \(m=\frac{3-5}{5-1}=\frac{-2}{4}=-0{,}5\). 3. Mit \(A(1|5)\) gilt \(5=-0{,}5\cdot1+t\). Daraus folgt \(t=5{,}5\). 4. Die richtige Funktionsgleichung lautet \(y=-0{,}5x+5{,}5\). 5. Für \(x=1\) ergibt sich \(-0{,}5+5{,}5=5\), für \(x=5\) ergibt sich \(-2{,}5+5{,}5=3\). Beide Punkte liegen auf der Geraden.

Antwort

Leila hat bei der Steigung \(\Delta x\) durch \(\Delta y\) statt \(\Delta y\) durch \(\Delta x\) geteilt. Richtig ist \(m=-0{,}5\) und damit \(y=-0{,}5x+5{,}5\). Die Gleichung erfüllt sowohl \(A(1|5)\) als auch \(B(5|3)\).
4120448
Ein Bergsteiger misst während seines Aufstiegs die Lufttemperatur. Er geht davon aus, dass die Temperatur mit zunehmender Höhe gleichmäßig sinkt. Auf \(600\,\text{m}\) Höhe misst er \(16\,^\circ\text{C}\). Auf \(1400\,\text{m}\) Höhe misst er \(11{,}2\,^\circ\text{C}\). a) Stelle ein lineares Modell \(T(h)=mh+t\) für die Temperatur \(T\) in \(^\circ\text{C}\) in Abhängigkeit von der Höhe \(h\) in Metern auf. Berechne damit die zu erwartende Temperatur auf dem Gipfel in \(2500\,\text{m}\) Höhe. b) Welche Temperatur würde das Modell für \(12\,000\,\text{m}\) Höhe vorhersagen? c) Warum ist es problematisch, dieses lineare Modell auf sehr große Höhen zu übertragen? Begründe kurz.

Denkanstöße

- Welche beiden Messpunkte kannst du im Koordinatensystem \((h\mid T)\) verwenden? - Wie bestimmst du aus zwei Punkten zuerst die Steigung \(m\) und danach den Achsenabschnitt \(t\)? - Prüfe bei der sehr großen Höhe, ob die Modellannahme einer konstanten Änderungsrate noch plausibel ist.

Lösung

1. Aus den Messpunkten \((600\mid16)\) und \((1400\mid11{,}2)\) folgt \(m=\frac{11{,}2-16}{1400-600}=-0{,}006\). 2. Setze \((600\mid16)\) in \(T(h)=mh+t\) ein: \(16=-0{,}006\cdot600+t\). Damit ist \(t=19{,}6\) und \(T(h)=-0{,}006h+19{,}6\). 3. Für den Gipfel gilt \(T(2500)=-0{,}006\cdot2500+19{,}6=4{,}6\). Das Modell liefert also \(4{,}6\,^\circ\text{C}\). 4. Für \(12\,000\,\text{m}\) gilt \(T(12\,000)=-0{,}006\cdot12\,000+19{,}6=-52{,}4\). Das Modell liefert \(-52{,}4\,^\circ\text{C}\). 5. Das Modell setzt eine konstante Temperaturabnahme voraus. In großen Höhen ändern sich jedoch die atmosphärischen Bedingungen, sodass diese konstante Änderungsrate nicht über beliebig große Höhenbereiche gilt.

Antwort

a) \(T(h)=-0{,}006h+19{,}6\); auf \(2500\,\text{m}\): \(4{,}6\,^\circ\text{C}\) b) \(-52{,}4\,^\circ\text{C}\) c) Die konstante Änderungsrate ist nur in einem begrenzten Höhenbereich ein sinnvolles Modell.
4129788
Eine zylindrische Kerze ist zu Beginn \(25\,\text{cm}\) hoch. Nach dem Anzünden brennt sie gleichmäßig ab, wobei sie pro Stunde um \(1{,}2\,\text{cm}\) kleiner wird. a) Stelle eine Funktionsgleichung auf, die die Höhe \(h\) der Kerze in Zentimetern in Abhängigkeit von der Zeit \(t\) in Stunden beschreibt. b) Berechne, nach welcher Zeit die Kerze nur noch die Hälfte ihrer ursprünglichen Höhe besitzt. Gib das Ergebnis in Stunden und Minuten an. c) Stell dir vor, die Kerze hätte die Form einer Pyramide und würde nach oben hin immer dünner. Erkläre, warum die Abnahme der Höhe bei konstantem Wachsverbrauch pro Stunde dann nicht linear verlaufen kann.

Denkanstöße

- Welches Vorzeichen hat die Änderungsrate, wenn die Höhe abnimmt? - Welche Höhe entspricht der Hälfte von \(25\,\text{cm}\)? - Wie wandelst du den Nachkommaanteil einer Stunde in Minuten um? - Welche geometrische Größe ändert sich bei einer Pyramide mit der Höhe?

Lösung

1. Die Kerze verliert pro Stunde \(1{,}2\,\text{cm}\), daher beträgt die Steigung \(-1{,}2\). Der Anfangswert ist \(25\,\text{cm}\). Somit gilt \(h(t)=-1{,}2t+25\). 2. Die halbe Anfangshöhe beträgt \(12{,}5\,\text{cm}\). Aus \(12{,}5=-1{,}2t+25\) folgt \(t=\frac{12{,}5}{1{,}2}\approx10{,}4167\,\text{h}\). 3. Der Nachkommaanteil entspricht \(0{,}4167 \cdot 60\approx25\) Minuten. Die Zeit beträgt daher etwa \(10\) Stunden und \(25\) Minuten. 4. Bei einer Pyramidenform ändert sich die Querschnittsfläche mit der Höhe. Bei gleichem Wachsverbrauch pro Stunde führt dieselbe Volumenabnahme deshalb nicht zu einer konstanten Höhenabnahme; die Änderungsrate der Höhe ist nicht konstant.

Antwort

a) \(h(t)=-1{,}2t+25\) b) Etwa \(10\) Stunden und \(25\) Minuten. c) Die Querschnittsfläche ändert sich mit der Höhe; deshalb ist die Höhenabnahme bei konstantem Wachsverbrauch nicht konstant und damit nicht linear.
4129938
Ein Backup wird auf einen Speicher mit einer Kapazität von \(1200\,\text{GB}\) übertragen. Zu Beginn der Messung sind bereits \(200\,\text{GB}\) gespeichert. In \(20\,\text{Minuten}\) kommen bei gleichbleibender Übertragungsrate \(150\,\text{GB}\) hinzu. a) Bestimme die Übertragungsrate in Gigabyte pro Minute und stelle die Funktionsgleichung \(S(t)\) für die gespeicherte Datenmenge nach \(t\) Minuten auf. b) Berechne die Zeitdauer in Stunden, Minuten und Sekunden, bis der Speicher vollständig belegt ist. c) Wegen einer Netzbegrenzung wird die Übertragungsrate halbiert. Beschreibe, wie sich dadurch die Steigung des Graphen und die benötigte Restzeit bis zur Kapazitätsgrenze verändern.

Denkanstöße

- Wie viel Datenmenge kommt in einer Minute hinzu? - Welche Datenmenge fehlt vom Anfangswert bis zur Kapazitätsgrenze? - Was bedeutet die Steigung des Graphen in diesem Zusammenhang? - Wie verändert sich die Zeit für dieselbe Datenmenge, wenn die Rate halbiert wird?

Lösung

1. Die Übertragungsrate beträgt \(150:20=7{,}5\,\text{GB/min}\). Damit ist \(S(t)=7{,}5t+200\). 2. Bei voller Kapazität gilt \(1200=7{,}5t+200\). Also \(t=\frac{1000}{7{,}5}=133\frac{1}{3}\,\text{min}\). Das sind \(2\,\text{h}\,13\,\text{min}\,20\,\text{s}\). 3. Bei halbierter Rate halbiert sich die Steigung. Für dieselbe noch zu übertragende Datenmenge verdoppelt sich die benötigte Zeit.

Antwort

a) \(7{,}5\,\text{GB/min}\); \(S(t)=7{,}5t+200\) b) \(2\,\text{h}\,13\,\text{min}\,20\,\text{s}\) c) Die Steigung halbiert sich; die benötigte Zeit verdoppelt sich.
4130898
Der Graph einer linearen Funktion \(f\) verläuft durch die beiden Punkte \(A(-2|6)\) und \(B(4|-3)\). a) Bestimme die Funktionsgleichung von \(f\). b) Der Graph von \(f\) schließt im ersten Quadranten zusammen mit den Koordinatenachsen ein Dreieck ein. Berechne den Flächeninhalt dieses Dreiecks.

Denkanstöße

- Welche beiden Größen brauchst du, um die Gleichung der Geraden durch \(A\) und \(B\) zu bestimmen? - Welche Punkte begrenzen zusammen mit dem Ursprung das Dreieck im ersten Quadranten? - Wie hängt der Flächeninhalt dieses rechtwinkligen Dreiecks mit den beiden Achsenabschnitten zusammen?

Lösung

1. Aus \(A(-2|6)\) und \(B(4|-3)\) folgt \(m=\frac{-3-6}{4-(-2)}=-1{,}5\). 2. Für den \(y\)-Achsenabschnitt \(t\) gilt mit \(A\): \(6=-1{,}5 \cdot (-2)+t\), also \(t=3\). Damit lautet die Funktionsgleichung \(f(x)=-1{,}5x+3\). 3. Der Schnittpunkt mit der \(y\)-Achse ist \(S_y(0|3)\). Für den Schnittpunkt mit der \(x\)-Achse gilt \(0=-1{,}5x+3\), also \(S_x(2|0)\). 4. Das Dreieck hat Grundseite \(2\) und Höhe \(3\). Daher ist \(A=\frac{1}{2} \cdot 2 \cdot 3=3\,\text{FE}\).

Antwort

a) \(f(x)=-1{,}5x+3\) b) \(3\,\text{FE}\)
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Eine Gerade \(f\) schneidet die \(y\)-Achse im Punkt \(S_y(0|-2)\) und die \(x\)-Achse im Punkt \(S_x(3|0)\). a) Bestimme die Steigung \(m\) und die Funktionsgleichung von \(f\). b) Eine neue Gerade \(p\) hat denselben \(y\)-Achsenabschnitt wie \(f\), aber die doppelte Steigung. Gib die Gleichung von \(p\) an. c) Berechne den Schnittpunkt der Geraden \(p\) mit der \(x\)-Achse. Vergleiche ihn mit \(S_x\) der Geraden \(f\). Was stellst du fest?

Denkanstöße

- Welche beiden Achsenschnittpunkte bestimmen die Steigung von \(f\)? - Was bleibt bei \(p\) unverändert und welche Größe wird verdoppelt? - Wie kannst du den neuen Schnittpunkt mit der \(x\)-Achse bestimmen? - Vergleiche anschließend nur die beiden \(x\)-Koordinaten der Achsenschnittpunkte.

Lösung

1. Für \(f\) ist \(m=\frac{0-(-2)}{3-0}=\frac{2}{3}\). Der \(y\)-Achsenabschnitt ist \(t=-2\), also \(f:y=\frac{2}{3}x-2\). 2. Bei \(p\) ist die Steigung \(m_p=\frac{4}{3}\), während der Achsenabschnitt \(-2\) bleibt. Daher gilt \(p:y=\frac{4}{3}x-2\). 3. Für den Schnittpunkt von \(p\) mit der \(x\)-Achse gilt \(0=\frac{4}{3}x-2\). Daraus folgt \(x=1{,}5\), also \(S_{x,p}(1{,}5|0)\). 4. Der \(x\)-Achsenabschnitt von \(f\) liegt bei \(3\), der von \(p\) bei \(1{,}5\). Bei gleichem von Null verschiedenem \(y\)-Achsenabschnitt halbiert sich hier der \(x\)-Achsenabschnitt, wenn sich die Steigung verdoppelt.

Antwort

a) \(m=\frac{2}{3}\), \(f:y=\frac{2}{3}x-2\) b) \(p:y=\frac{4}{3}x-2\) c) \(S_{x,p}(1{,}5|0)\); der \(x\)-Wert ist halb so groß wie bei \(f\).
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Ein Smartphone-Akku hat zu Beginn einer Beobachtung noch eine Restladung von \(10\,\%\). Das Gerät wird an ein Schnellladegerät angeschlossen und erreicht nach \(40\,\text{Minuten}\) eine Ladung von \(90\,\%\). Direkt danach wird das Ladekabel entfernt und das Smartphone für \(20\,\text{Minuten}\) für ein Videotelefonat genutzt, wodurch die Ladung auf \(60\,\%\) sinkt. a) Bestimme für beide Phasen (Laden und Nutzen) die Funktionsgleichungen, die die Ladung \(y\) (in \(\,\%\)) in Abhängigkeit von der Zeit \(x\) (in \(\text{min}\)) beschreiben. b) Vergleiche die Ladegeschwindigkeit mit der Entladegeschwindigkeit. Um wie viele Prozentpunkte pro Minute unterscheiden sie sich? c) Wann betrug die Ladung genau \(75\,\%\)? d) Wenn das Smartphone nach dem Telefonat mit der gleichen Entladegeschwindigkeit weiter genutzt würde, nach wie vielen weiteren Minuten wäre der Akku komplett leer?

Denkanstöße

- Was bedeutet die Steigung in diesem Kontext? Ist sie positiv oder negativ? - Stelle für die zweite Phase die Geradengleichung sorgfältig auf. Beachte, dass diese Phase erst bei Minute 40 startet. - Für Teilaufgabe d) kannst du die verbleibende Ladung durch den Verlust pro Minute teilen. - Überlege genau, was mit „weiteren Minuten“ in Teil d) gemeint ist.

Lösung

1. Punkte definieren: \(A(0 \mid 10)\), \(B(40 \mid 90)\), \(C(60 \mid 60)\). 2. Funktionsgleichungen aufstellen: - Laden (\(0 \le x \le 40\)): Steigung \(m_1 = \frac{90-10}{40} = 2\). Gleichung: \(y = 2x + 10\). - Nutzen (\(40 \le x \le 60\)): Steigung \(m_2 = \frac{60-90}{60-40} = -1{,}5\). Gleichung: \(y = 90 - 1{,}5(x - 40)\) bzw. \(y = -1{,}5x + 150\). 3. Vergleich der Geschwindigkeiten: Ladegeschwindigkeit \(2\) Prozentpunkte pro Minute, Entladegeschwindigkeit \(1{,}5\) Prozentpunkte pro Minute. Differenz: \(0{,}5\,\) Prozentpunkte pro Minute. 4. Berechnung für \(y = 75\): - Laden: \(75 = 2x + 10 \implies 2x = 65 \implies x = 32{,}5\,\text{min}\). - Nutzen: \(75 = -1{,}5x + 150 \implies 1{,}5x = 75 \implies x = 50\,\text{min}\). 5. Restlaufzeit: Aktuelle Ladung \(60\,\%\), Entladerate \(1{,}5\) Prozentpunkte pro Minute. \(60 : 1{,}5 = 40\). Nach weiteren \(40\,\text{Minuten}\) ist der Akku leer.

Antwort

a) Laden: \(y = 2x + 10\); Nutzen: \(y = -1{,}5x + 150\). b) Die Ladegeschwindigkeit (\(2\) Prozentpunkte pro Minute) ist um \(0{,}5\) Prozentpunkte pro Minute höher als die Entladegeschwindigkeit (\(1{,}5\) Prozentpunkte pro Minute). c) Nach \(32{,}5\,\text{Minuten}\) und nach \(50\,\text{Minuten}\). d) Der Akku wäre nach weiteren \(40\,\text{Minuten}\) leer (also insgesamt \(100\,\text{Minuten}\) nach Beobachtungsbeginn).
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Ein Materialbehälter einer Fertigungsanlage wird während des Betriebs gleichmäßig geleert. Um 10:00 Uhr zeigt der Füllstand \(80\,\%\), um 11:20 Uhr noch \(60\,\%\). a) Ermittle den Verbrauch in Prozentpunkten pro Stunde und stelle eine lineare Funktion \(F(t)\) auf, wobei \(t\) die Minuten seit 10:00 Uhr und \(F(t)\) den Füllstand in Prozent bezeichnet. b) Berechne den Zeitpunkt, zu dem der Behälter bei unverändertem Betrieb zuletzt bei \(100\,\%\) lag. c) Um wie viel Uhr erreicht das lineare Modell \(0\,\%\)?

Denkanstöße

- Wie viele Minuten liegen zwischen den beiden Messungen? - Welche Änderung pro Minute ergibt sich daraus? - Was bedeutet ein negativer Zeitwert beim Zurückrechnen auf \(100\,\%\)?

Lösung

1. In \(80\) Minuten sinkt der Füllstand um \(20\) Prozentpunkte. Das sind \(0{,}25\) Prozentpunkte pro Minute beziehungsweise \(15\) Prozentpunkte pro Stunde. 2. Mit \(F(0)=80\) gilt \(F(t)=-0{,}25t+80\). 3. \(100=-0{,}25t+80\) ergibt \(t=-80\), also 08:40 Uhr. 4. \(0=-0{,}25t+80\) ergibt \(t=320\), also 15:20 Uhr.

Antwort

a) \(15\) Prozentpunkte pro Stunde; \(F(t)=-0{,}25t+80\) b) 08:40 Uhr c) 15:20 Uhr

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