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Algebra mit Spaß lernen
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Parabellissima 3
Normalform y = x2 + px + q von Normalparabeln |
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Eile mit Weile, heute kommen wir endlich zur dritten Zeile. Servus! Schön, dass du da bist! Was ich meine? Ich rede vom Arbeitsblatt (Applet) auf der letzten Seite. Wir werden es heute wieder brauchen. Deswegen habe ich es unten auch wiederum eingebaut und wir werden es noch öfters brauchen.
Was ist die 3. Zeile? Was stellt sie dar?
Die 3.Zeile beschreibt dieselbe Parabel wie die 2. Zeile. Die Gleichung schaut nur völlig anders aus. Der Parabelterm besteht aus 3 Teilen. Wenn du das Arbeitsblatt unten in der Anfangsstellung hast, d.h. roter Schieberegler auf "1", und den Scheitel S auf (4/0), dann wird Gleichung in der Normalform angezeigt:
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y = |
x2 |
- 8 x |
+ 16 |
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quadratisches Glied |
lineares Glied |
konstantes Glied |
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y = |
x2 |
+ px |
+ q |
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mit |
p = - 8 |
q = 16 |
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Du verstehst die Namen der Einzelteile nicht? Seufz! Na gut, das quadratische Glied heißt "quadratisch", weil die x-Werte, die du einsetzt, quadriert werden. Das lineare Glied heißt linear, weil, wenn du es getrennt betrachtest, z.B. oben y = - 8x, es ein Geradenterm ist. Der Term - 8x beschreibt, für sich betrachtet, eine Ursprungsgerade. Und q, das konstante Glied, heißt so, weil es eben konstant ist, egal was du für x einsetzt. Alles klar?
Wenn du jetzt den Scheitel mit der Maus ziehst, dann siehst du wie sich die Beizahl ( = Koeffizient) "p" und die Konstante "q" ändern.
+Z zwischen den Scheitelkoordinaten und den Zahlen "p" und "q", besteht sicherlich ein rechnerischer Zusammenhang. Aber welcher?
Und an dieser Stelle will ich mir Zeit lassen, und dir eine Methode vorführen dieses Problem zu lösen, die du immer anwenden kannst. Weißt du wie die Methode heißt? Sie heißt systematisches Probieren mit Zahlenbeispielen. Mit dem Arbeitsblatt unten ist es auch ohne großen Rechenaufwand möglich diese Methode durchzuführen.
Du schiebst mit der Maus das Arbeitsblatt soweit zur Seite, dass der rechte Rand freiliegt. Dort geht es dann weiter. |
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| Nr. 1 |
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Du weißt, dass die Zahlen "p" und "q" von den Scheitelkoordinaten abhängen und natürlich auch umgekehrt. Doch das ist eine andere, spätere Problemstellung. Wenn du jetzt Zahlenbeispiele machst, in denen du sowohl "p" als auch "q" ständig änderst, wirst du keinen Durchblick gewinnen. Also was machen wir?
Wir betrachten nur Parabeln, deren Scheitelpunkt die y-Koordinate "0" hat. Du änderst die x-Koordinate des Scheitels durch Ziehen mit der Maus systematisch, d.h. du erzeugst eine Wertetabelle.
Da ich hier im Rand bin und nur 200 Pixel Platz habe, muss ich eine senkrechte Wertetabelle erzeugen. Auf deinem Block kannst du es natürlich auch waagrecht machen.
Du änderst xS und beobachtest, wie es sich dies auf die Zahlen "p" und "q" auswirkt. Ich brauche also 3 Spalten.
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| Nr. 5 |
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| Ich weiß, du wirst mich jetzt verfluchen. Keine Sau interessiert, wie man aus den Scheitelkoordinaten die Zahlen "p" und "q" berechnet. Ich sei gemein und ein alter Trickser? Nein, nein, unsere Untersuchungen waren keinesfalls nutzlos. Weil nämlich jeder Mathe-Pauker wissen will, wie du aus den Zahlen "p" und "q" die Scheitelkoordinaten berechnen kannst. Wir brauchen nur die beiden Gleichungen unten nach xS und yS aufzulösen. |
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=> p = - 2 xS
=> q = xS2+ yS |
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p = - 2 xS| : (- 2)
xS =
q = ( )2 + yS
q = + yS
yS = - + q
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| Nr. 4 |
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xS |
yS |
p |
q |
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1 |
1 |
- 2 |
2 |
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1 |
2 |
- 2 |
3 |
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1 |
4 |
- 2 |
5 |
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2 |
1 |
- 4 |
5 |
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2 |
2 |
- 4 |
6 |
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2 |
4 |
- 4 |
8 |
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4 |
1 |
- 8 |
17 |
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4 |
2 |
- 8 |
18 |
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4 |
4 |
- 8 |
20 |
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6 |
1 |
- 12 |
37 |
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6 |
2 |
- 12 |
38 |
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6 |
4 |
- 12 |
40 |
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=> p = - 2 xS
=> q = xS2+ yS
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| Nr. 3 |
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| So jetzt machst du es umgekehrt, du stellst xs = 0 ein und veränderst yS. |
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yS |
p |
q |
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1 |
0 |
1 |
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2 |
0 |
2 |
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3 |
0 |
3 |
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4 |
0 |
4 |
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6 |
0 |
6 |
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- 1 |
0 |
- 1 |
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- 2 |
0 |
- 2 |
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- 3 |
0 |
- 3 |
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- 4 |
0 |
- 4 |
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- 6 |
0 |
- 6 |
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Wie Du siehst hat yS überhaupt keinen Einfluss auf "p". Und für die Zahl "q" gilt:
q = yS
Bitte vergiss nicht, das gilt nur wenn xS = 0 ist. Doch wie schaut es aus, wenn wir beide Scheitelkoordinaten ändern?
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| Nr. 2 |
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Also für yS gilt: yS = 0
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xS |
p |
q |
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1 |
- 2 |
1 |
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2 |
- 4 |
4 |
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3 |
- 6 |
9 |
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4 |
- 8 |
16 |
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6 |
- 12 |
36 |
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- 1 |
2 |
1 |
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- 2 |
4 |
4 |
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- 3 |
6 |
9 |
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- 4 |
8 |
16 |
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- 6 |
12 |
36 |
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Wie kannst Du "p" aus xS berechnen? Es sieht ein Blinder mit Krückstock!
p = - 2 xS
Und bei "q" ist es genauso offensichtlich.
q = (xS)2
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So und jetzt will ich mal sehen, wie gut dein Gedächtnis ist. Schiebe das Arbeitsblatt wieder über den rechten Rand. So dass du dort nicht mehr spicken kannst. Gib mir dann eine Zusammenfassung dessen, was wir gerade gemeinsam erarbeitet haben. Danach klickst du unten auf "Ergebnis" und vergleichst deine Zusammenfassung mit meiner.
Ergebnis: |
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Die Funktionsgleichung y = x2 + px + q heißt Normalform der Parabelgleichung. Für die Koordinaten des Scheitelpunktes S gilt:
S 
Die y-Koordinate des Scheitels ist der kleinste Funktionswert (Minimum). |
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Aufgabe 1:
Bestimme die Scheitelkoordinaten folgender Parabeln. Mit Mausklick auf die Parabelgleichung wird die Lösung eingeblendet. |
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| a) y = x2 + 8x + 12 |
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b) y = x2 + 2x - 10 |
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| c) y = x2 - 6x + 8 |
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d) y = x2 + 5x + 6,25 |
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| e) y = x2 - 8x + 13,25 |
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f) y = x2 - 5x + 7,75 |
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Diese Aufgabe hättest du auch mit deinem GTR lösen dürfen, denn es heißt "bestimme" und nicht "berechne". Immer wenn es heißt "bestimme", dann darfst du den GTR nehmen. Du musst aber kurz dokumentieren, wie du zu dem Ergebnis gekommen bist. Doch auch wenn es heißt "berechne", solltest du dein Ergebnis mit dem GTR kontrollieren. Wie man einen Scheitel mit dem Casio-GTR bestimmt, siehst du im rechten Rand oben. |
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Beispiel:
Die Punkte A(4 / 5) und B(0,5 / 3,25) liegen auf einer Normalparabel. Bestimme die Gleichung der Normalparabel.
Diese Aufgabenstellung sollte dir noch von den Geraden (linearen Funktionen) her bekannt sein. Was ist zu tun? Du musst mit Hilfe der Punkte A und B die Zahlen "p" und "q" bestimmen. Aber wie? Richtig! Du musst die Koordinaten von A und B in die Normalform der Parabelgleichung einsetzen |
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y = |
x2 + px + q | A eingesetzt |
y = |
x2 + px + q | B eingesetzt |
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5 = |
42 +4p + q | - 16 |
3,25 = |
0,52 + 0,5p + q | - 0,25 |
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- 11 = |
4p + q | - 4p |
3 = |
0,5p + q | - 0,5p |
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- 11 - 4p = |
q |
3 - 0,5p = |
q |
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| Was Du erhältst ist ein lineares Gleichungssystem, das Du am besten mit dem Gleichsetzungsverfahren löst. |
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- 11 - 4p = |
3 - 0,5p | + 4p |
- 11 - 4p = |
q | p = - 4 eingesetzt |
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- 11 = |
3 + 3,5p | - 3 |
- 11 - 4•(- 4) = |
q |
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- 14 = |
3,5p | : 3,5 |
- 11 + 16 = |
q |
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p = |
- 4 |
q = |
5 |
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Die Lösung für p setzt du in eine der beiden Gleichungen oben ein (siehe rechts).
=> Parabelgleichung p: y = x2 - 4x + 5 |
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Aufgabe 2:
Die Punkte A und B liegen auf einer Normalparabel. Bestimme die Gleichung der Normalparabel. Die Lösung wird wie immer mit Mausklick eingeblendet
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| a) A (2 / - 1); B (- 1 / 2) |
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| b) A (- 1,5 / - 0,75); B (1 / 8 ) |
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| c) A (0,5 / 2,25); B (4 / 4) |
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Aufgabe 3:
Von einer Normalparabel p ist mit S (2 / yS) nur eine Scheitelkoordinate bekannt. Außerdem liegt der Punkt A (- 1 / 6) auf der Parabel p.
Bestimme die Gleichung von p und die fehlende Scheitelkoordinate.
Lösung:
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Du hast hier nur 1 1/2 Punkte. Mit einfach Einsetzen wie oben ist es nicht getan. Aber Du kannst darauf vertrauen, dass die Angaben ausreichen die Aufgabe zu lösen. Erinnere Dich daran wie Du die Scheitelkoordinaten aus den den Zahlen "p" und "q" berechnest.
| 2 eingesetzt => | • (- 2) => p = - 4
=> y = x2 - 4x + q | A eingesetzt => 6 = (- 1)2 - 4•(- 1) + q => 6 = 5 + q | - 5 => q = 1
=> p: y = x2 - 4x + 1
| p und q eingesetzt => => yS = - 3
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Diese Seite wurde zuletzt am
Dienstag 15 September, 2009 19:30
geändert.
© 2002 Wolfgang Appell
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| Du sollst mit Deinem Casio-GTR den Scheitel einer Parabel bestimmen. Es ist kinderleicht! Wirklich! Du gehst in das Menü GRAPH und gibst dort Deine Funktionsgleichung ein (siehe Parabellissma 1) |
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Oben in der 1. Zeile muss als Typ "y =" stehen. Falls nicht, wähle "TYPE" mit F3 und ändere die Einstellung. Dann zechnest Du den Graphen mit F6 (DRAW).
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| Dein Graph sollte jetzt so aussehen wie meiner. Meine Koordinatenachsen haben die Standardeinstellung. Die Standardeinstellung kannst Du im View-Window d.h. mit F3 ändern (siehe Parabellissma 1) |
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Mit F3 wählst Du nun "G-Solv", wobei "G" für "Graph" steht.
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Das G-Solv Fenster ist eines der wichtigsten Fenster auf Deinem GTR. Du bestimmst mit
- ROOT => Nullstellen
- MAX => Maxima
- MIN => Minima
- Y-ICPT => Schnittpunkt mit der y-Achse
- ISCT => Schnittpunkte zweier Graphen
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Mit F3 wählst Du nun "MIN", wobei "MIN" für "Minimum" steht.
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Es dauert eine ganze Weile bis Dein Casio das Fenster unten anzeigt. Habe also Geduld. Warum Dein Rechenknecht x = 2,4999... anzeigt, das liegt an der Art und Weise wie er die Koordinate berechnet. Du musst in Deinem Ergebnis natürlich x = 2,5 schreiben.
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So und jetzt zeige ich Dir wie Du den Lösungsweg dokumentieren musst.
GRAPH: y = x2 - 5x + 7,75 =>
F6 - F5 - F3 => S (2,5 / 1,5)
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Beispiel:
Bestimme mit dem Casio-GTR die Schnittpunkte der Parabel p
y = x2 - 4x + 3
mit den Koordinatenachsen.
Im GRAPH-Menü gibst du den Funktionsterm ein. |
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| Mit F6 wählst du "DRAW"! |
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| Mit F5 wählst du "G-Solv"! |
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Wie du siehst, gibt es zwei Nullstellen = Schnittpunkte mit der x-Achse und einen Schnittpunkt mit der y-Achse.
Mit F1 wählst du "ROOT" (= Wurzel)! Es hat aber nichts mit unserer Wurzel zu tun. Es bedeutet "Nullstelle". |
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| Es wird zunächst die linke Nullstelle angezeigt. Zur rechten Nullstelle kommst du, wenn du auf die Pfeiltaste nach rechts drückst. |
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Zum G-Solv Fenster kommst du zurück, wenn Du F5 "G-Solv" drückst.
Mit F4 wählst Du "Y-ICPT". (ICPT = intercept = Schnittpunkt) |
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Dokumentation des Lösungsweges:
Graph: y = x2 - 4x + 3 => F6-F5
=> mit F1 => Nullstellen A(1/0) und B(3/0)
=> mit F4 Schnittpunkt C(0/3) mit Y-Achse |
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Aufgabe 4:
Bestimme mit dem Casio-GTR die Schnittpunkte der Parabel p mit den Koordinatenachsen. Lösungen von mir gibt es keine. Nimm deinen GTR. |
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a) y = x2 + 2x
b) y = x2 - 6x + 5
c) y = x2 - 5x + 6,25
d) y = x2 - 3x - 1,25
e) y = x2 + x + 2,25 |
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