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Methode des Felder-Abstreichens

Das "Felder-Abstreichen" ist eine Methode, die dazu dient, nur mithilfe der Nullstellen einen ungefähren Überblick über den Verlauf des Graphen zu erhalten.

Sie wird normalerweise auf Polynomfunktionen angewandt.

Bild

Funktion, gegeben durch Funktionsterm

Graph der Funktion \to

Vorgehensweise

Beim Felder-Abstreichens geht man in folgenden Schritten vor:

  1. Nullstellen der Funktion bestimmen

  2. Koordinatensystem anlegen und Bereiche abgrenzen

  3. Vorzeichen der Funktion in den einzelnen Bereichen ermitteln und Felder kennzeichnen, durch die der Graph verläuft bzw. nicht verläuft ("Felder abstreichen")

  4. Ungefähren Graphenverlauf einzeichnen

Tipps und Details, Vorgehensweise am Beispiel

Erster Schritt: Nullstellen bestimmen

Als Erstes muss man die Nullstellen der Funktion herausfinden. Wie das im Einzelnen geht, hängt natürlich von der Funktion ab.

Im Beispiel:

Die Funktion ff sei gegeben durch Funktionsterm

Wenn man die Nullstellen von dieser Funktion bestimmt, erhält man nach einiger Rechnung:

x1=2x_1=-2 x2=0x_2=0 x3=3x_3=3

Zweiter Schritt: Graphik anlegen

Dann

  • legt man ein Koordinatensystem an,

  • trägt die Nullstellen ein,

  • und grenzt die Bereiche ab.

Dazu zieht man bei den Nullstellen jeweils eine dünne, zur x-Achse senkrechte Hilfslinie als "Grenzlinie" zwischen den Bereichen.

(Außerdem muss man solche Grenzlinien ziehen bei Definitionslücken und bei Sprungstellen der Funktion; bei Polynomfunktionen gibt es aber weder Definitionslücken noch Sprungstellen.)

Im Beispiel:

Skizziertes Koordinatensystem mit den abgegrenzten Bereichen:

Graphik: Koordinatensystem mit den eingezeichneten Grenzlinien

Hier sind bei den Nullstellen -2, 0 und 3 jeweils Linien eingezeichnet, um die Bereiche abzugrenzen.

Dritter Schritt: Vorzeichen der einzelnen Bereiche ermitteln, Felder kennzeichnen

Vorzeichen ermitteln

Als nächstes bestimmt man das Vorzeichen der Funktionswerte in jedem der Bereiche.

  • Dazu braucht man einfach nur für jeden Bereich einen x-Wert in die Funktion einzusetzen.

Im Beispiel:

f(4)==1123>0f(-4)= …=\frac{112}{3}>0 f(x)>0\Rightarrow f(x)>0 für x];2[x\in ]-\infty; -2[

f(1)==23<0f(-1)= …=-\frac{2}{3}<0 f(x)<0\Rightarrow f(x)<0 für x]2;0[x\in ] -2;0[

f(1)==1<0f(1)= …=-1<0 f(x)<0\Rightarrow f(x)<0 für x]0;3[x\in ]0;3[

f(4)==16>0f(4)= …=16>0 f(x)>0\Rightarrow f(x)>0 für x]3;[x\in ]3;\infty[

  • Bei Polynomfunktionen kann man das Vorzeichen für die späteren Bereiche auch mit der Vielfachheit der Nullstellen erschließen.

Felder kennzeichnen

Bild

Wenn man die Vorzeichen kennt, streicht man üblicherweise für jeden Bereich dasjenige Feld weg, durch das der Graph sicher nicht verläuft, also

  • das Feld unterhalb der x-Achse, falls die Funktionswerte positiv sind,

  • bzw. das Feld oberhalb der x-Achse, falls die Funktionswerte negativ sind.

Vierter Schritt: Groben Graphenverlauf einzeichnen

Nachdem man alle "verbotenen" Bereiche weggestrichen hat, zeichnet man aus der freien Hand den ungefähren Verlauf des Graphen durch die "erlaubten" Felder ein.

Bild

Der Graph muss auf jeden Fall alle Nullstellen passieren und darf nicht durch den roten Bereich verlaufen.

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