Gegeben ist die Funktion \(f\) mit der Funktionsgleichung \(f(x) = \frac{4}{x}\).
1. Bestimme die Bereiche für \(x\), in denen die Funktionswerte positiv bzw. negativ sind.
2. Berechne die Funktionswerte für \(x = 0{,}1\), \(x = 100\) und \(x = -1000\). Beschreibe kurz, wie sich der Graph verhält, wenn \(x\) immer größer wird.
3. Ermittle den Wert für \(x\), an dem die Funktion den Wert \(y = 0{,}5\) annimmt.
4. Überprüfe rechnerisch, ob der Punkt \(P(2 \mid 2)\) auf dem Graphen der Funktion liegt. Welche besondere Bedeutung hat dieser Punkt im Hinblick auf die Symmetrieachse \(y = x\)?
Denkanstöße
- Überlege dir, welches Vorzeichen das Ergebnis einer Division hat, wenn die Zahlen verschiedene Vorzeichen haben.
- Was passiert mit einem Bruch, wenn der Nenner sehr groß wird?
- Um einen \(x\)-Wert zu finden, kannst du die Funktionsgleichung nach \(x\) umstellen.
- Ein Punkt liegt auf einem Graphen, wenn seine Koordinaten die Gleichung erfüllen.
Lösung
1. Da der Zähler \(4\) positiv ist, ist \(f(x) > 0\) für alle \(x > 0\) und \(f(x) < 0\) für alle \(x < 0\).
2. Berechnung der Werte: \(f(0{,}1) = \frac{4}{0{,}1} = 40\); \(f(100) = \frac{4}{100} = 0{,}04\); \(f(-1000) = \frac{4}{-1000} = -0{,}004\). Wenn \(x\) immer größer wird (\(x \to \infty\)), nähert sich der Funktionswert der Null an (\(y \to 0\)).
3. Gleichung lösen: \(0{,}5 = \frac{4}{x} \implies 0{,}5 \cdot x = 4 \implies x = \frac{4}{0{,}5} = 8\).
4. Punktprobe: \(f(2) = \frac{4}{2} = 2\). Da der Funktionswert \(2\) ist, liegt \(P(2 \mid 2)\) auf dem Graphen. Da \(x = y = 2\) gilt, ist dies ein Schnittpunkt mit der ersten Winkelhalbierenden \(y = x\), welche eine Symmetrieachse der Hyperbel darstellt.
Antwort
1. \(f(x) > 0\) für \(x > 0\); \(f(x) < 0\) für \(x < 0\).
2. \(f(0{,}1) = 40\); \(f(100) = 0{,}04\); \(f(-1000) = -0{,}004\). Für sehr große \(x\) nähert sich der Graph der \(x\)-Achse an.
3. \(x = 8\).
4. Ja, \(P\) liegt auf dem Graphen; es ist ein Schnittpunkt mit der Symmetrieachse \(y = x\).