Gegeben ist die ganzrationale Funktion \(q(x)=-x^6+5x^4-4x^2\).
a) Bestimme den Leitterm und daraus das Globalverhalten.
b) Untersuche die Symmetrie rechnerisch.
c) Bestimme alle Nullstellen und ihre Vielfachheiten.
d) Erstelle ein Skizzenprotokoll mit den Vorzeichen von \(q\) in den sechs Intervallen, die durch \(-2,-1,0,1,2\) entstehen, und beschreibe daraus den Verlauf von links nach rechts.
e) Welche Plotterdarstellung A, B oder C stimmt mit dem vollständigen Skizzenprotokoll überein? Begründe mit mindestens drei Merkmalen. Übertrage dein fertiges Protokoll zusätzlich auf Papier in eine Skizze; digital bewertet wird das Protokoll.

Denkanstöße
- Beginne mit dem Leitterm und der Symmetrie, bevor du die Plotterbilder ansiehst.
- Welche Faktorisierung macht die fünf Nullstellen sichtbar?
- An welchen Nullstellen muss das Vorzeichen wechseln, an welcher bleibt es gleich?
- Nutze die Vorzeichenfolge als Gerüst für den groben Verlauf.
Lösung
1. Der Leitterm ist \(-x^6\). Deshalb gilt \(q(x)\to-\infty\) für \(x\to\pm\infty\).
2. Es gilt \(q(-x)=q(x)\); der Graph ist achsensymmetrisch bezüglich der \(y\)-Achse.
3. Es gilt \(q(x)=-x^2(x^2-1)(x^2-4)\). Damit ist \(x=0\) doppelt; \(x=\pm1\) und \(x=\pm2\) sind einfach.
4. Links von \(-2\) ist \(q<0\). An den einfachen Nullstellen \(-2\) und \(-1\) wechselt das Vorzeichen zu positiv und danach wieder zu negativ. An der doppelten Nullstelle \(0\) bleibt es negativ. An \(1\) wechselt es zu positiv und an \(2\) wieder zu negativ.
5. Von links nach rechts lautet die Vorzeichenfolge daher \(-,+,-,-,+,-\). Der Graph schneidet bei \(\pm1,\pm2\), berührt bei \(0\), ist \(y\)-achsensymmetrisch und läuft an beiden äußeren Enden nach unten.
6. Nur Graph A besitzt diese vollständige Struktur.
Antwort
a) Leitterm \(-x^6\); \(q(x)\to-\infty\) für \(x\to\pm\infty\).
b) Achsensymmetrie bezüglich der \(y\)-Achse.
c) \(x=0\) doppelt; \(x=\pm1,\pm2\) jeweils einfach.
d) Vorzeichen von links nach rechts: \(-,+,-,-,+,-\). Schnitte bei \(\pm1,\pm2\), Berührung bei \(0\); beide äußeren Äste verlaufen nach unten.
e) Graph A.