Grundlagenfach · Lerngebiet 3 · Funktionen · 50 Lektionen

3.1 Grundlagen

Eine Funktion ist eine Vorschrift, die jeder Zahl aus einem Definitionsmenge genau eine Zahl im Wertemenge zuordnet. Hier lernst du die zentralen Begriffe — Zuordnung, Funktionsgleichung, Wertetabelle, Graph — und übst die Notationen, die in allen folgenden Funktionstypen wiederkehren.

📋 Kompetenzen nach RLP 2030 — Teilgebiet 3.1
  • reelle Funktionen als Zuordnung/Abbildung zwischen dem reellen Definitionsmenge \(D\) und dem reellen Wertemenge \(W\) verstehen und erläutern
  • mit Funktionen beschreiben, wie sich Änderungen einer Grösse auf eine abhängige Grösse auswirken und damit auch den Zusammenhang als Ganzes erfassen
  • reelle Funktionen verbal, tabellarisch, grafisch (in kartesischen Koordinaten) und analytisch mit beliebigen Symbolen für Argumente und Werte lesen, schreiben und interpretieren
  • Funktionsgleichung, Wertetabelle und Graph kontextspezifisch anwenden
  • reelle Funktionen \(f : D \longrightarrow W\) in verschiedenen Notationen lesen und schreiben (Zuordnungsvorschrift \(x \longmapsto f(x)\), Funktionsgleichung \(f : D \longrightarrow W\) mit \(y = f(x)\), Funktionsterm \(f(x)\))
  • Gleichungen mithilfe von Funktionen visualisieren und interpretieren
  • Schnittpunkte von Funktionsgraphen grafisch und rechnerisch bestimmen
🎯 Lernziele — das kann ich nach dieser Seite
  • Ich kann eine Funktion als eindeutige Zuordnung zwischen Definitionsmenge \(D\) und Wertemenge \(W\) erklären.
  • Ich kann Funktionen verbal, tabellarisch, grafisch und analytisch lesen, schreiben und ineinander übersetzen.
  • Ich kann die drei Notationen (Zuordnungsvorschrift, Funktionsgleichung, Funktionsterm) unterscheiden und verwenden.
  • Ich kann entscheiden, ob eine Zuordnung oder ein Graph eine Funktion ist.
  • Ich kann Achsenschnittpunkte und Schnittpunkte zweier Graphen grafisch und rechnerisch bestimmen.

Einstieg — Wasser im Becher

Ein Wasserhahn liefert konstant 3 dl pro Sekunde in einen Becher. Zu jedem Zeitpunkt \(t\) (in Sekunden) gehört eindeutig eine Wassermenge \(V\) (in dl) im Becher:

\[ V(t) = 3 \cdot t \]

Stelle den Schieberegler unten ein und beobachte, wie zu jedem \(t\) genau ein \(V\) gehört. Genau diese Eindeutigkeit ist das Kernstück des Funktionsbegriffs.

💧 Wasser im Becher

💡 Erkenntnis
Erkenntnis
Zu jedem \(t\) gehört genau ein \(V\): das ist die Eindeutigkeit, die eine Zuordnung zur Funktion macht. Die Umkehrung muss nicht eindeutig sein — hier ist sie es, weil der Becher stetig voller wird. Der Graph ist nur eine zweite Ansicht derselben Zuordnung, nicht etwas Neues.

Einstieg · zu jedem \(t\) gehört genau ein \(V\)

Wassermenge: \(V(\)3\() = 3 \cdot \)3\( = \)9 dl
📘 Beobachtung

Egal welchen Zeitpunkt \(t\) man wählt: es gibt genau einen Wert \(V(t)\). Niemals zwei verschiedene Wassermengen zur selben Zeit. Das ist der Funktionsbegriff in einem Satz: Eine Funktion ordnet jedem \(x\) genau ein \(y\) zu.

Definition

📘 Definition · reelle Funktion

Eine reelle Funktion \(f\) ist eine Zuordnung, die jedem Element \(x\) einer Menge \(D \subseteq \mathbb{R}\) (dem Definitionsmenge) genau einen Wert \(y \in W \subseteq \mathbb{R}\) (dem Wertemenge) zuordnet. Schreibweise:

\[ f : D \longrightarrow W, \qquad x \longmapsto f(x) \]

Lies: „\(f\) ist eine Funktion von \(D\) nach \(W\), die jedem \(x\) den Funktionswert \(f(x)\) zuordnet."

Die Variable \(x\) heisst Argument oder unabhängige Variable. Der dazugehörige Wert \(y = f(x)\) heisst Funktionswert oder abhängige Variable.

BegriffSymbolBedeutung
Argument \(x\) Eingangswert, unabhängig wählbar aus \(D\)
Funktionswert \(f(x), y\)Resultat der Zuordnung, abhängig von \(x\)
Definitionsmenge \(D\) Menge aller erlaubten \(x\)
Wertemenge \(W\) Menge aller tatsächlich auftretenden \(y\)
Funktionsterm \(f(x)\) Rechenvorschrift, z.B. \(2 \cdot x + 1\)
Funktionsgleichung \(y = f(x)\)vollständige Schreibweise inkl. Variable
🟢 Beispiel

Für \(f : \mathbb{R} \longrightarrow \mathbb{R}, \; x \longmapsto 2 \cdot x + 1\) ist:

  • \(f(0) = 2 \cdot 0 + 1 = 1\)
  • \(f(3) = 2 \cdot 3 + 1 = 7\)
  • \(f(-2) = 2 \cdot (-2) + 1 = -3\)

Das Argument wird in den Funktionsterm eingesetzt; das Ergebnis ist der Funktionswert.

✏️ Mini-Check — Funktionsbegriff
Multiple Choice

Eine Funktion \(f\) ordnet jedem \(x \in D\) … zu.

  • mehrere \(y\)-Werte
  • genau einen \(y\)-Wert
  • keinen Wert
Lösung anzeigen
B. Eindeutigkeit ist der Kern des Funktionsbegriffs.
Lückentext

Die Menge \(D\) heisst bereich.

Lösung anzeigen
Definitions- — die Menge der erlaubten Eingabewerte.
Kurze Rechnung

Berechne \(f(2)\) für \(f(x) = 3x - 1\).

Lösung anzeigen
\(f(2) = 3 \cdot 2 - 1 = 5\).
Transfer

Warum beschreibt die Kreisgleichung \(x^2 + y^2 = 1\) keine Funktion \(y = f(x)\)?

Lösungsweg anzeigen
Zu \(x = 0\) gehören zwei Werte \(y = \pm 1\) — die Zuordnung ist nicht eindeutig. Eine Funktion müsste genau einen Wert liefern.

Vier Darstellungsformen

Eine Funktion kann auf vier verschiedene Arten beschrieben werden — jede macht andere Aspekte sichtbar. Alle vier beschreiben dieselbe Funktion, sofern die Darstellung vollständig ist (Term, verbale Vorschrift, Graph) bzw. die Funktion eindeutig festlegt (eine Wertetabelle allein genügt das im Allgemeinen nicht — sie zeigt nur einzelne Punkte).

Vier Darstellungen derselben Funktion
💡 Erkenntnis
Erkenntnis
Verbale Vorschrift, Graph und Term beschreiben dieselbe Funktion für jedes \(t\) — die Wertetabelle dagegen nur an ihren fünf Stellen. Deshalb legt eine Tabelle allein die Funktion nicht fest; sie ist eine Stichprobe, keine Vorschrift.
1 · Verbal
Jeder Sekunde \(t\) wird das Dreifache als Wassermenge \(V\) zugeordnet.
2 · Wertetabelle
\(t\)01234
\(V\)036912
3 · Graph
4 · Term/Gleichung
\(V(t) = 3 \cdot t\)
analytische Form
📘 Wahl der Darstellung

Verbal: nützlich für Aufgabenstellungen und Modellierung.
Wertetabelle: liefert konkrete Punkte zum Zeichnen oder Rechnen.
Graph: zeigt das qualitative Verhalten (Steigung, Schnittpunkte, Extrema) auf einen Blick.
Term: ist die kompakteste Form und ermöglicht exaktes Rechnen für beliebige \(x\).

⚠ Wertetabelle legt eine Funktion nicht eindeutig fest

Eine Wertetabelle zeigt nur die Werte an den eingetragenen Stellen — was zwischen und ausserhalb dieser Stellen passiert, bleibt offen. Betrachte die Wertetabelle

\(x\)0123
\(f(x)\)0149

Die Werte passen zu \(f(x) = x^2\). Sie passen aber auch zu \(h(x) = x^2 + x \cdot (x-1) \cdot (x-2) \cdot (x-3)\) — denn der zusätzliche Term verschwindet an genau \(x = 0, 1, 2, 3\). Probe: \(h(0)=0\), \(h(1)=1\), \(h(2)=4\), \(h(3)=9\) ✓. Trotzdem ist \(h\) keineswegs \(f\): an \(x = 4\) liefert \(f\) den Wert 16, \(h\) hingegen 40. Es gibt unendlich viele Funktionen mit derselben Wertetabelle — man kann beliebige Terme hinzufügen, die an den Tabellenstellen verschwinden.

Konsequenz: Eine Wertetabelle allein bestimmt eine Funktion nur, wenn der Funktionstyp (z.B. „lineare Funktion") vorgegeben ist. Verbale Vorschrift, Graph und Funktionsterm sind in dem Sinn vollständiger — sie legen den Wert für jedes \(x\) im Definitionsmenge fest.

Drei Schreibweisen für dieselbe Funktion

In Lehrmitteln und Aufgaben begegnen drei gleichwertige Schreibweisen. Bei der Berufsmaturität muss die Vollform-Schreibweise mit Definitions- und Wertemenge beherrscht werden.

FormSchreibweiseBemerkung
Zuordnungs­vorschrift \(x \longmapsto 2 \cdot x + 1\) betont die Abbildung „\(x\) wird abgebildet auf …"
Funktionsgleichung \(y = 2 \cdot x + 1\) übliche Form für Schule und Anwendung
Vollform mit \(D, W\) \(f : \mathbb{R} \longrightarrow \mathbb{R}, \; x \longmapsto 2 \cdot x + 1\) vollständig — inkl. Definitions- und Zielmenge*

* Die Menge hinter dem Pfeil (\(\mathbb{R}\)) ist die Zielmenge — der Vorrat an \(y\)-Werten, aus dem die Funktion schöpfen darf. Die Wertemenge \(W\) ist die Teilmenge davon, die tatsächlich angenommen wird. Für \(f(x)=2x+1\) fallen beide zusammen (\(W = \mathbb{R}\)); im Allgemeinen ist \(W\) echt kleiner als die Zielmenge.

Definitions- und Wertemenge

Nicht jede Rechenvorschrift ist für jedes \(x\) sinnvoll. Beispiele für Einschränkungen:

FunktionEinschränkungDefinitionsmenge
\(f(x) = 2 \cdot x + 1\) keine \(D = \mathbb{R}\)
\(f(x) = \dfrac{1}{x}\) Nenner darf nicht 0 sein \(D = \mathbb{R} \setminus \{0\}\)
\(f(x) = \sqrt{x}\) Radikand muss \(\geq 0\) sein \(D = \mathbb{R}_{\geq 0} = [0; \infty[\)
\(f(x) = x^2\) keine \(D = \mathbb{R},\; W = \mathbb{R}_{\geq 0}\) (\(y\) nie negativ)
⚠ Wichtig: Anwendungsbereich vs. mathematische Definitionsmenge

Bei Anwendungsaufgaben ist \(D\) oft kleiner als der mathematisch mögliche Bereich. Beispiel: \(V(t) = 3 \cdot t\) ist mathematisch für alle \(t \in \mathbb{R}\) definiert — physikalisch ergibt aber nur \(t \geq 0\) Sinn (negative Zeit?). Der Definitionsmenge der Anwendung lautet daher z.B. \(D = [0\,\text{s};\, T_{\max}]\), wobei \(T_{\max}\) durch das Becherfassungsvermögen begrenzt ist.

✏️ Mini-Check — Notationen, D und W
Multiple Choice

\(x \mapsto f(x)\) heisst …

  • Funktionsterm
  • Zuordnungsvorschrift
  • Wertetabelle
Lösung anzeigen
B. Der Pfeil \(\mapsto\) beschreibt die Zuordnung; \(f(x)\) allein ist der Funktionsterm.
Lückentext

Die Menge \(W\) heisst bereich.

Lösung anzeigen
Werte- — die Menge der angenommenen Ausgabewerte.
Kurze Rechnung

Bestimme den Definitionsmenge von \(f(x) = \sqrt{x}\).

Lösung anzeigen
\(D = [0;\, \infty[\) — unter der Wurzel darf nichts Negatives stehen.
Transfer

Bestimme den Definitionsmenge von \(f(x) = \dfrac{1}{x - 2}\).

Lösungsweg anzeigen
Der Nenner darf nicht 0 werden: \(x \neq 2\), also \(D = \mathbb{R} \setminus \{2\}\).

Funktion oder keine Funktion?

Der Schlüssel ist die Eindeutigkeit: jedes \(x \in D\) hat genau einen \(y\)-Wert. Geometrisch lässt sich das mit dem Vertikaltest (auch Senkrechten- oder Vertikallinientest genannt) prüfen: schiebt man gedanklich eine senkrechte Gerade über den Graphen, darf sie ihn an jeder Stelle höchstens einmal schneiden.

📘 Vertikaltest

Eine Kurve im Koordinatensystem ist genau dann der Graph einer Funktion, wenn jede zur \(y\)-Achse parallele Gerade die Kurve höchstens in einem Punkt schneidet.

Vertikaltest: Funktion oder nicht?

💡 Erkenntnis
Erkenntnis
Nein — für eine Funktion muss jede Testgerade höchstens einen Schnittpunkt liefern. Ein einziges \(x\) mit zwei \(y\)-Werten zerstört die Eindeutigkeit und damit die Funktionseigenschaft. Umgekehrt ist kein Schnittpunkt harmlos: Dort gehört \(x\) einfach nicht zur Definitionsmenge.

Schiebe die senkrechte Testgerade über die Kurve und zähle die Schnittpunkte:

Die folgenden vier Kurven sollst du als Funktion oder Nicht-Funktion einordnen. Klicke unter jedem Bild auf den Knopf, der deine Vermutung trägt.

Selbsttest · Funktion oder nicht?
💡 Erkenntnis
Erkenntnis
Gerade und Parabel bestehen den Test — jede Senkrechte trifft sie höchstens einmal. Kreis und liegende Parabel scheitern: Dort gehören zu einem \(x\) zwei \(y\)-Werte. Entscheidend ist nicht, wie geschwungen eine Kurve aussieht, sondern ob die Zuordnung eindeutig ist.
A · Gerade
B · Parabel
C · Kreis
D · liegende Parabel
✏️ Mini-Check — Funktion oder nicht?
Multiple Choice

Ein Graph gehört zu einer Funktion, wenn jede senkrechte Gerade ihn …

  • höchstens einmal schneidet
  • mindestens zweimal schneidet
  • nie schneidet
Lösung anzeigen
A. Der Senkrechten-Test prüft genau die Eindeutigkeit der Zuordnung.
Lückentext

Die senkrechte Gerade \(x = 3\) ist Funktion.

Lösung anzeigen
keine — sie ordnet einem einzigen \(x\) unendlich viele \(y\)-Werte zu.
Kurze Rechnung

Eine Wertetabelle enthält die Zeilen \(x = 1 \to y = 2\) und \(x = 1 \to y = 5\). Funktion?

Lösung anzeigen
Nein — demselben \(x = 1\) sind zwei verschiedene Werte zugeordnet.
Transfer

Ist \(y^2 = x\) eine Funktion \(y = f(x)\)? Und \(y = \sqrt{x}\)?

Lösungsweg anzeigen
\(y^2 = x\) nicht: zu \(x = 4\) gehören \(y = \pm 2\). \(y = \sqrt{x}\) schon — die Wurzel liefert per Definition nur den nichtnegativen Wert, die Zuordnung ist eindeutig.

Schnittpunkte mit den Koordinatenachsen

Zwei besondere Punkte interessieren bei jedem Funktionsgraphen: der Schnitt mit der \(y\)-Achse und die Schnitte mit der \(x\)-Achse. Wir betrachten zwei Beispiele unterschiedlicher Funktionsart.

Beispiele · Achsenschnitte bei Gerade und Parabel
💡 Erkenntnis
Erkenntnis
Beide Achsenschnitte folgen aus einer einzigen Regel: Auf der \(y\)-Achse ist \(x = 0\), auf der \(x\)-Achse ist \(y = 0\). Der \(y\)-Achsenabschnitt ist damit immer Einsetzen, die Nullstelle immer Gleichung lösen. Deshalb hat eine Funktion höchstens einen \(y\)-Achsenabschnitt, aber sie kann mehrere Nullstellen haben.
🟢 Beispiel 1: \(f(x) = 2 \cdot x - 6\)

y-Achsenabschnitt (Schnitt mit \(y\)-Achse, dort gilt \(x = 0\)):

\[ y_0 = f(0) = 2 \cdot 0 - 6 = -6 \]

Punkt: \((0 \mid -6)\).

Nullstelle (Schnitt mit \(x\)-Achse, dort gilt \(y = 0\)):

\[ f(x) = 0 \;\Longrightarrow\; 2 \cdot x - 6 = 0 \;\Longrightarrow\; 2 \cdot x = 6 \;\Longrightarrow\; x = 3 \]

Punkt: \((3 \mid 0)\).

🟢 Beispiel 2: \(g(x) = x^2 - 4\)

y-Achsenabschnitt:

\[ y_0 = g(0) = 0^2 - 4 = -4 \]

Punkt: \((0 \mid -4)\).

Nullstellen — eine Funktion kann mehr als eine haben:

\[ g(x) = 0 \;\Longrightarrow\; x^2 - 4 = 0 \;\Longrightarrow\; x^2 = 4 \;\Longrightarrow\; x = \pm 2 \]

Zwei Nullstellen: \((-2 \mid 0)\) und \((2 \mid 0)\).

Bemerkung: Eine Funktion hat höchstens einen y-Achsenabschnitt (\(x = 0\) ist eine einzige Stelle), aber sie kann keine, eine oder mehrere Nullstellen haben.

📘 Methode
  1. y-Achsenabschnitt: Setze \(x = 0\) in den Funktionsterm ein und berechne \(y_0 = f(0)\).
  2. Nullstellen: Setze \(f(x) = 0\) und löse die entstandene Gleichung nach \(x\) auf.
  3. Schreibe die Schnittpunkte als Koordinatenpaare \((0 \mid f(0))\) bzw. \((x_0 \mid 0)\).

Stelle die Parameter \(a\) und \(b\) ein und beobachte, wie sich y-Achsenabschnitt und Nullstelle der Geraden \(f(x) = a \cdot x + b\) verändern:

📈 Achsenschnitte erkunden: Gerade \(f(x) = a \cdot x + b\)

💡 Erkenntnis
Erkenntnis
Der y-Achsenabschnitt ist immer \(b\) — unabhängig von der Steigung \(a\). Die Nullstelle liegt bei \(x_0 = -\tfrac{b}{a}\). Wird \(a = 0\), ist die Gerade waagrecht und hat keine gewöhnliche Nullstelle.
\(f(x) = \)2·x − 4  ·  y-Achsenabschnitt: −4  ·  Nullstelle \(x_0\): 2

Eine quadratische Funktion in Scheitelform \(g(x) = (x - u)^2 + v\) hat — je nach Lage des Scheitels — keine, eine oder zwei Nullstellen. Verschiebe die Parabel und beobachte:

📉 Nullstellen zählen: Parabel \(g(x) = (x - u)^2 + v\)

💡 Erkenntnis
Erkenntnis
Bei nach oben geöffneter Parabel gilt: \(v < 0\) → zwei Nullstellen, \(v = 0\) → genau eine (der Scheitel liegt auf der \(x\)-Achse), \(v > 0\) → keine. Der Scheitel-x-Wert \(u\) verschiebt nur waagrecht und ändert die Anzahl nicht.
\(g(x) = (x - \)1\()^2 + \)−2  ·  Scheitel: S(1 | −2)  ·  2 Nullstellen (x ≈ −0.41 und x ≈ 2.41)

Schnittpunkte zweier Funktionsgraphen

Zwei Funktionen \(f\) und \(g\) schneiden sich in einem Punkt \(S\), wenn ihre Funktionswerte dort übereinstimmen: \(f(x) = g(x)\). Diese Bedingung ist eine Gleichung in \(x\) und liefert die \(x\)-Koordinate(n) des Schnittpunkts. Die \(y\)-Koordinate ergibt sich durch Einsetzen in eine der beiden Funktionen.

Beispiele · Schnittpunkte zweier Graphen
💡 Erkenntnis
Erkenntnis
Ein Schnittpunkt ist eine Stelle, an der beide Funktionen denselben Wert haben. Das führt immer auf \(f(x) = g(x)\) — die Anzahl der Lösungen dieser Gleichung ist die Anzahl der Schnittpunkte. Zwei Geraden liefern höchstens einen, Gerade und Parabel bis zu zwei.
🟢 Beispiel 1: zwei Geraden

Gegeben: \(f(x) = 2 \cdot x - 4\) und \(g(x) = -x + 5\).

Gleichsetzen: \(2 \cdot x - 4 = -x + 5\)

Auflösen: \(3 \cdot x = 9 \;\Longrightarrow\; x_S = 3\)

\(y\)-Koordinate: \(y_S = f(3) = 2 \cdot 3 - 4 = 2\)   (Probe mit \(g\): \(g(3) = -3 + 5 = 2\) ✓)

Schnittpunkt: \(S(3 \mid 2)\)

🟢 Beispiel 2: Gerade und Parabel

Gegeben: \(f(x) = x + 1\) und \(g(x) = x^2 - 1\).

Gleichsetzen: \(x + 1 = x^2 - 1\)

Umstellen: \(x^2 - x - 2 = 0\)

Mitternachtsformel oder Faktorisieren: \(x^2 - x - 2 = (x - 2)(x + 1) = 0 \;\Longrightarrow\; x_1 = 2,\; x_2 = -1\)

\(y\)-Koordinaten: \(y_1 = f(2) = 3\),   \(y_2 = f(-1) = 0\).   Probe: \(g(2) = 3\) ✓, \(g(-1) = 0\) ✓.

Zwei Schnittpunkte: \(S_1(2 \mid 3)\) und \(S_2(-1 \mid 0)\).

Bemerkung: Beim Schnitt zweier Funktionen unterschiedlichen Grades können mehrere Schnittpunkte auftreten.

📘 Methode
  1. Funktionsterme gleichsetzen: \(f(x) = g(x)\).
  2. Resultierende Gleichung nach \(x\) auflösen → \(x_S\) (es können mehrere Lösungen entstehen).
  3. Jedes \(x_S\) in eine der Funktionen einsetzen → \(y_S\).
  4. Andere Funktion als Probe verwenden.

Verschiebe die Gerade \(f(x) = m \cdot x + b\) und beobachte, wie sich Anzahl und Lage der Schnittpunkte mit der festen Parabel \(g(x) = x^2\) verändern. Die Schnittbedingung \(m \cdot x + b = x^2\) ergibt eine quadratische Gleichung — die Diskriminante entscheidet:

🎯 Schnittpunkte erkunden: Gerade \(f(x) = m \cdot x + b\) und Parabel \(g(x) = x^2\)

💡 Erkenntnis
Erkenntnis
Die Schnittpunkte erfüllen \(m \cdot x + b = x^2\), also \(x^2 - m \cdot x - b = 0\). Die Diskriminante \(D = m^2 + 4 \cdot b\) entscheidet: \(D > 0\) → zwei Schnittpunkte, \(D = 0\) → Tangente (ein Punkt), \(D < 0\) → kein Schnittpunkt.
\(f(x) = \)2·x − 1  ·  Diskriminante \(D = m^2 + 4b = \)0  ·  1 Schnittpunkt  S(1 | 1)
⚠ Häufiger Fehler: Argument und Funktionswert vertauschen

Die Notation \(f(3) = 5\) bedeutet: das Argument ist \(x = 3\), der Funktionswert ist \(y = 5\). Im Punkt \((3 \mid 5)\) auf dem Graphen. Wer das vertauscht (\(x = 5\), \(y = 3\)), liest den Punkt falsch ab und kommt bei jeder Folgeaufgabe auf falsche Resultate. Eselsbrücke: was in der Klammer steht, geht in die Funktion hinein.

💡 Strategie: Schnittpunkte ohne Umwege

Für „Schnittpunkt von \(f\) und \(g\)" reicht eine Gleichung: \(f(x) = g(x)\). Das ergibt die \(x\)-Koordinate des Schnittpunkts. Den \(y\)-Wert bekommst du, indem du diese \(x\)-Lösung in irgendeine der beiden Funktionen einsetzt — beide Funktionen liefern denselben Wert, weil sie sich ja genau dort schneiden. Diese Doppelprobe (\(x\)-Lösung in \(f\) und in \(g\) einsetzen, beide Werte vergleichen) ist die einfachste Probe, die du dir vorstellen kannst.

✏️ Mini-Check — Achsenschnitte und Schnittpunkte
Multiple Choice

Den Schnittpunkt mit der \(y\)-Achse findet man über …

  • \(f(0)\)
  • \(f(x) = 0\)
  • \(x = y\)
Lösung anzeigen
A. Auf der \(y\)-Achse ist \(x = 0\) — also \(f(0)\) berechnen. \(f(x) = 0\) liefert die Nullstellen.
Lückentext

Nullstellen bestimmt man mit dem Ansatz \(f(x) =\) .

Lösung anzeigen
\(0\) — der Graph schneidet dort die \(x\)-Achse.
Kurze Rechnung

Bestimme Nullstelle und \(y\)-Achsenabschnitt von \(f(x) = 2x - 4\).

Lösung anzeigen
Nullstelle: \(2x - 4 = 0\) → \(x = 2\). \(y\)-Abschnitt: \(f(0) = -4\).
Transfer

Berechne den Schnittpunkt von \(f(x) = 2x - 4\) und \(g(x) = -x + 5\).

Lösungsweg anzeigen
Gleichsetzen: \(2x - 4 = -x + 5\) → \(3x = 9\) → \(x = 3\), \(y = f(3) = 2\). Schnittpunkt \((3 \mid 2)\).

Aufgaben

🟠 A1Funktionswerte berechnen

Gegeben: \(f(x) = -3 \cdot x + 5\). Berechne die fehlenden Werte:

\(f(0) = \)  
\(f(2) = \)  
\(f(-1) = \)  
\(f(\tfrac{5}{3}) = \)  
🟢 Lösung

\(f(0) = -3 \cdot 0 + 5 = 5\), \(f(2) = -3 \cdot 2 + 5 = -1\),
\(f(-1) = -3 \cdot (-1) + 5 = 8\), \(f(\tfrac{5}{3}) = -3 \cdot \tfrac{5}{3} + 5 = -5 + 5 = 0\).

Beobachtung: \(f(\tfrac{5}{3}) = 0\) — die Stelle \(x = \tfrac{5}{3}\) ist also die Nullstelle.

🟠 A2Definitionsmenge bestimmen

Gib den grösstmöglichen reellen Definitionsmenge \(D\) jeder Funktion an.

  1. \(f(x) = \dfrac{4}{x - 3}\)
  2. \(g(x) = \sqrt{x + 5}\)
  3. \(h(x) = \dfrac{1}{\sqrt{x}}\) Vertiefung
  4. \(k(x) = x^2 - 7\)
🟢 Lösung
  1. Nenner \(\neq 0\): \(x \neq 3\). \(D = \mathbb{R} \setminus \{3\}\).
  2. Radikand \(\geq 0\): \(x + 5 \geq 0 \Longrightarrow x \geq -5\). \(D = [-5; \infty[\).
  3. Wurzel-Radikand \(\geq 0\) und Nenner \(\neq 0\): \(x > 0\). \(D = ]0; \infty[\).
  4. Keine Einschränkung. \(D = \mathbb{R}\).
🟠 A3Vertikaltest

Welche der folgenden Aussagen sind richtig? Klicke pro Aussage auf oder .

1. Jede Gerade in der Ebene ist Graph einer Funktion.  
2. Eine senkrechte Gerade \(x = 2\) ist kein Funktionsgraph.  
3. Ein Kreis um den Ursprung ist Funktionsgraph.  
4. Jede Parabel \(y = a \cdot x^2 + b \cdot x + c\) ist Funktionsgraph.  
🟢 Lösung
  1. Falsch. Senkrechte Geraden sind keine Funktionen — siehe 2.
  2. Richtig. Bei \(x = 2\) gibt es unendlich viele \(y\)-Werte, also keine Eindeutigkeit.
  3. Falsch. Ein Kreis hat zu jedem \(x\) im Innern zwei \(y\)-Werte (oben und unten). Vertikaltest schlägt fehl.
  4. Richtig. Quadratische Funktionen sind eindeutig.
🟠 A4Achsenschnittpunkte

Gegeben: \(f(x) = -2 \cdot x + 8\). Bestimme:

y-Achsenabschnitt \(y_0 = \)  
Nullstelle \(x_0 = \)  
🟢 Lösung

y-Achsenabschnitt: \(f(0) = -2 \cdot 0 + 8 = 8\). Punkt \((0 \mid 8)\).

Nullstelle: \(-2 \cdot x + 8 = 0 \Longrightarrow x = 4\). Punkt \((4 \mid 0)\).

🟠 A5Schnittpunkt

Berechne den Schnittpunkt \(S\) der Funktionsgraphen \(f(x) = x + 2\) und \(g(x) = -2 \cdot x + 8\).

\(x_S = \)   \(y_S = \)  
🟢 Lösung

Gleichsetzen: \(x + 2 = -2 \cdot x + 8 \Longrightarrow 3 \cdot x = 6 \Longrightarrow x_S = 2\).

\(y_S = f(2) = 2 + 2 = 4\). Probe: \(g(2) = -4 + 8 = 4\) ✓. \(S(2 \mid 4)\).

🟠 A6Modellierung

Ein Tank enthält 200 L Wasser. Pro Minute fliessen 8 L ab.

  1. Stelle die Funktion \(V(t)\) (Wassermenge in L, \(t\) in min) auf.
  2. Was bedeuten die Achsenschnittpunkte in der Sachsituation?
  3. Wie lange ist die Funktion sinnvoll definiert?
🟢 Lösung
  1. \(V(t) = 200 - 8 \cdot t\). Mit \(t\) in min, \(V\) in L.
  2. y-Achsenabschnitt \(V(0) = 200\): Anfangsfüllung. Nullstelle \(V(t) = 0 \Longrightarrow t = 25\): nach 25 min ist der Tank leer.
  3. Sachlich: \(D = [0\,\text{min};\, 25\,\text{min}]\). Mathematisch wäre \(D = \mathbb{R}\), aber für \(t < 0\) und \(t > 25\) macht das Modell physikalisch keinen Sinn (negative Zeit, negative Wassermenge).
💡 \([0;25]\) oder \([0;25[\)?

Bei \(t = 25\) ist \(V(25) = 0\) — der Tank ist gerade leer. Mathematisch ist \(0\) ein zulässiger Wassermengen-Wert; deshalb wird \(t = 25\) typischerweise eingeschlossen: \(D = [0;25]\). Wer das Modell streng als „Wasser fliesst ab" liest, könnte \(t = 25\) ausschliessen (\(D = [0;25[\)), weil nach diesem Zeitpunkt nichts mehr abfliesst. Beide Konventionen sind verteidigbar — wichtig ist, die Entscheidung im Sachzusammenhang zu begründen. Im Zweifel: geschlossen, wenn der Randwert physikalisch erreichbar ist.

🟠 A7Tarifvergleich mit zwei Funktionen

Zwei Mobilfunkanbieter bieten Datentarife für \(g\) Gigabyte:

  • Anbieter A: \(P_A(g) = 5\cdot g + 10\) (CHF)
  • Anbieter B: \(P_B(g) = 2\cdot g + 25\) (CHF)
  1. Bestimme den Schnittpunkt der beiden Funktionen rechnerisch und interpretiere ihn im Sachzusammenhang.
  2. Welcher Anbieter ist bei einem Verbrauch von 3 GB günstiger? Welcher bei 10 GB?
  3. Beschreibe in einem Satz, in welchem Verbrauchsbereich welcher Anbieter günstiger ist.
🟢 Lösung
  1. Schnittpunkt: \(P_A(g) = P_B(g) \Rightarrow 5g + 10 = 2g + 25 \Rightarrow 3g = 15 \Rightarrow g = 5\). Preis bei diesem Verbrauch: \(P_A(5) = 35 = P_B(5)\). Interpretation: bei \(5\,\text{GB}\) kosten beide Anbieter gleich viel (35 CHF).
  2. Bei \(3\,\text{GB}\): \(P_A = 25\), \(P_B = 31\) → A ist günstiger. Bei \(10\,\text{GB}\): \(P_A = 60\), \(P_B = 45\) → B ist günstiger.
  3. Bei einem Datenverbrauch unter 5 GB ist A günstiger, über 5 GB ist B günstiger; bei genau 5 GB sind beide gleich teuer. ↗ 3.2

Zusammenfassung

⭐ Merksatz

Eine Funktion ordnet jedem Argument genau einen Funktionswert zu. Die Wahl von Definitions- und Wertemenge ist Teil der Funktion — bei Anwendungsaufgaben oft enger als der mathematisch mögliche Bereich.

KonzeptSymbol/SchreibweiseZentrale Aussage
Funktion \(f : D \to W,\; x \mapsto f(x)\) jedes \(x\) hat genau ein \(y\)
Argument · Wert \(x\) · \(f(x) = y\) unabhängig · abhängig
Definitionsmenge \(D\) erlaubte \(x\)-Werte
Wertemenge \(W\) tatsächlich auftretende \(y\)
Vier Darstellungen verbal · Tabelle · Graph · Term beschreiben dieselbe Funktion, wenn die Darstellung vollständig bzw. eindeutig ist
Vertikaltest jede Senkrechte schneidet höchstens einmal geometrisches Funktionskriterium
y-Achsenabschnitt \(y_0 = f(0)\) Schnitt mit \(y\)-Achse
Nullstelle \(f(x) = 0\) Schnitt mit \(x\)-Achse
Schnittpunkt zweier Funktionen \(f(x) = g(x)\) gleichsetzen, dann auflösen
💡 Du kannst jetzt die zwei wichtigsten Funktionstypen vertiefen

Mit den Grundbegriffen aus diesem Kapitel hast du das Fundament — jetzt geht es um die zwei zentralen Funktionsfamilien des Grundlagenfachs:

ThemaFormWas du dort lernst
↗ 3.2 Lineare Funktionen \(f(x) = m\cdot x + b\) Steigung, Achsenabschnitt, Gleichung aus Graph/zwei Punkten aufstellen
↗ 3.3 Quadratische Funktionen \(f(x) = a\cdot x^2 + b\cdot x + c\) Parabel-Formen, Scheitelpunkt, Nullstellen, Extremwertaufgaben

Zusatzmaterial

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Externe Videos & Aufgabensammlungen

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