Gibt es Geraden, die keine Schnittstelle mit der X-Achse haben?

Question

Gibt es Geraden, die keine Schnittstelle mit der X-Achse haben?

Antwort

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Wie lautet eine Beispielaufgabe zu Schnittstellen von Polynomfunktionen, die mit der Substitutionsmethode gelöst wird, inklusive Lösung?

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Ja, es gibt Geraden, die keine Schnittstelle mit der x-Achse haben. Solche Geraden sind parallel zur x-Achse und liegen entweder oberhalb oder unterhalb der x-Achse. Ein Beispiel dafür ist die Gerade, die durch die Gleichung \(y = c\) beschrieben wird, wobei \(c\) eine Konstante ist, die nicht gleich null ist. Diese Gerade schneidet die x-Achse nicht, da sie konstant einen bestimmten y-Wert hat.

Accepted Answer

**Aufgabenstellung:** Gegeben sind die beiden Polynomfunktionen \( f(x) = x^3 - 2x^2 + x \) und \( g(x) = x^2 - x + 2 \). Berechne die Schnittpunkte der beiden Funktionen mithilfe der Substitu... [mehr]

Accepted Answer

**Aufgabenstellung:** Gegeben sind die beiden Polynomfunktionen \( f(x) = x^3 - 2x^2 + x \) und \( g(x) = x^2 - x + 2 \). Berechne die Schnittpunkte der beiden Funktionen mithilfe der Substitutionsmethode. --- **Lösung:** 1. **Gleichsetzen der Funktionen:** \( f(x) = g(x) \) \( x^3 - 2x^2 + x = x^2 - x + 2 \) 2. **Umstellen auf Null:** \( x^3 - 2x^2 + x - x^2 + x - 2 = 0 \) \( x^3 - 3x^2 + 2x - 2 = 0 \) 3. **Substitution:** Setze \( y = x^2 \): \( x^3 - 3x^2 + 2x - 2 = 0 \) \( x \cdot x^2 - 3x^2 + 2x - 2 = 0 \) \( x \cdot y - 3y + 2x - 2 = 0 \) Gruppiere nach \( y \): \( (x - 3)y + 2x - 2 = 0 \) Löse nach \( y \): \( (x - 3)y = 2 - 2x \) \( y = \frac{2 - 2x}{x - 3} \) Da \( y = x^2 \), setze zurück: \( x^2 = \frac{2 - 2x}{x - 3} \) 4. **Löse die Gleichung:** Multipliziere beide Seiten mit \( x - 3 \): \( x^2(x - 3) = 2 - 2x \) \( x^3 - 3x^2 + 2x - 2 = 0 \) (Das ist die ursprüngliche Gleichung, also weiter mit einer anderen Methode.) Alternativ: Versuche, die Gleichung zu faktorisieren oder mit dem Horner-Schema eine Nullstelle zu finden. 5. **Nullstellen raten (z.B. x = 1):** \( 1^3 - 3 \cdot 1^2 + 2 \cdot 1 - 2 = 1 - 3 + 2 - 2 = -2 \) \( x = 2 \): \( 8 - 12 + 4 - 2 = -2 \) \( x = -1 \): \( -1 - 3 + -2 - 2 = -8 \) \( x = 2 \): \( 8 - 12 + 4 - 2 = -2 \) \( x = 1 \): \( 1 - 3 + 2 - 2 = -2 \) \( x = -2 \): \( -8 - 12 - 4 - 2 = -26 \) Es scheint keine ganzzahlige Nullstelle zu geben. Versuche die Polynomdivision oder die Mitternachtsformel für quadratische Gleichungen. 6. **Alternativ: Numerische Lösung oder Näherung** Da die Gleichung keine offensichtliche rationale Nullstelle hat, kann man die Schnittpunkte näherungsweise bestimmen (z.B. mit dem Newton-Verfahren oder durch Ausprobieren). --- **Zusammenfassung:** Die Aufgabe zeigt, wie man die Schnittpunkte zweier Polynomfunktionen mit der Substitutionsmethode berechnet. Die Gleichung ist jedoch nicht einfach lösbar, sodass man in der Praxis meist auf numerische Methoden zurückgreifen muss, wenn keine offensichtlichen Nullstellen vorliegen. **Hinweis:** Für Aufgaben im Unterricht empfiehlt es sich, Funktionen zu wählen, bei denen die Gleichung nach der Substitution leichter lösbar ist (z.B. mit ganzzahligen Nullstellen).

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**Beispielaufgabe:** Gegeben sind die beiden Funktionen \( f(x) = x^3 - 2x^2 + x \) und \( g(x) = -x^2 + 3x \). **Aufgabe:** Bestimme alle Schnittpunkte der beiden Funktionsgraphen. --- **... [mehr]

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**Beispielaufgabe:** Gegeben sind die beiden Funktionen \( f(x) = x^3 - 2x^2 + x \) und \( g(x) = -x^2 + 3x \). **Aufgabe:** Bestimme alle Schnittpunkte der beiden Funktionsgraphen. --- **Lösung:** 1. **Gleichsetzen der Funktionen:** \( f(x) = g(x) \) \( x^3 - 2x^2 + x = -x^2 + 3x \) 2. **Umstellen:** \( x^3 - 2x^2 + x + x^2 - 3x = 0 \) \( x^3 - x^2 - 2x = 0 \) 3. **Ausklammern:** \( x(x^2 - x - 2) = 0 \) 4. **Nullstellen bestimmen:** a) \( x = 0 \) b) \( x^2 - x - 2 = 0 \) Die quadratische Gleichung lösen: \( x^2 - x - 2 = 0 \) Mitternachtsformel: \( x_{1,2} = \frac{1 \pm \sqrt{1 + 8}}{2} = \frac{1 \pm 3}{2} \) Also: \( x_1 = \frac{1 + 3}{2} = 2 \) \( x_2 = \frac{1 - 3}{2} = -1 \) Die Schnittstellen liegen also bei \( x = 0 \), \( x = 2 \), \( x = -1 \). 5. **y-Koordinaten berechnen:** Für \( x = 0 \): \( f(0) = 0^3 - 2\cdot0^2 + 0 = 0 \) Schnittpunkt: \( (0|0) \) Für \( x = 2 \): \( f(2) = 8 - 8 + 2 = 2 \) Schnittpunkt: \( (2|2) \) Für \( x = -1 \): \( f(-1) = (-1) - 2\cdot1 + (-1) = -1 - 2 - 1 = -4 \) Schnittpunkt: \( (-1|-4) \) **Antwort:** Die Graphen schneiden sich in den Punkten \( (-1|-4) \), \( (0|0) \) und \( (2|2) \).

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Um die größte gerade Zahl aus den Ziffern 4, 9, 1, 3 und 8 zu bilden, muss die letzte Ziffer eine gerade Zahl sein (also 4 oder 8). Man wählt die größte mögliche Ziffe... [mehr]

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Um die größte gerade Zahl aus den Ziffern 4, 9, 1, 3 und 8 zu bilden, muss die letzte Ziffer eine gerade Zahl sein (also 4 oder 8). Man wählt die größte mögliche Ziffer als letzte Ziffer, also 8. Die restlichen Ziffern (4, 9, 1, 3) ordnet man in absteigender Reihenfolge: 9, 4, 3, 1. Die größte gerade Zahl ist also: **94318**.

Accepted Answer

Es gibt keine größte gerade Zahl. Die Menge der geraden Zahlen ist unendlich, das heißt, zu jeder geraden Zahl kannst du immer noch 2 addieren und erhältst eine noch grö&szl... [mehr]

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Es gibt keine größte gerade Zahl. Die Menge der geraden Zahlen ist unendlich, das heißt, zu jeder geraden Zahl kannst du immer noch 2 addieren und erhältst eine noch größere gerade Zahl.

Kategorie: Mathematik Tags: Gerade Zahl Unendlich

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Um die gegenseitige Lage von Ebenen und Geraden im Raum zu bestimmen, nutzt du den Richtungsvektor der Geraden und den Normalenvektor der Ebene. Hier die wichtigsten Schritte: **1. Geradengleichung u... [mehr]

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Um die gegenseitige Lage von Ebenen und Geraden im Raum zu bestimmen, nutzt du den Richtungsvektor der Geraden und den Normalenvektor der Ebene. Hier die wichtigsten Schritte: **1. Geradengleichung und Ebenengleichung:** - Gerade: \(\vec{g}(t) = \vec{p} + t \cdot \vec{r}\) (\(\vec{p}\): Stützvektor, \(\vec{r}\): Richtungsvektor) - Ebene: \(\vec{n} \cdot (\vec{x} - \vec{q}) = 0\) (\(\vec{n}\): Normalenvektor, \(\vec{q}\): Stützvektor der Ebene) **2. Lagebeziehungen:** **a) Gerade parallel zur Ebene:** Die Gerade ist parallel zur Ebene, wenn der Richtungsvektor der Geraden \(\vec{r}\) senkrecht zum Normalenvektor der Ebene \(\vec{n}\) steht, also: \[ \vec{n} \cdot \vec{r} = 0 \] - Falls die Gerade nicht in der Ebene liegt, ist sie echt parallel. - Liegt sie in der Ebene, ist sie eine Teilmenge der Ebene. **b) Gerade schneidet die Ebene:** Die Gerade schneidet die Ebene, wenn: \[ \vec{n} \cdot \vec{r} \neq 0 \] In diesem Fall gibt es genau einen Schnittpunkt. Diesen erhältst du, indem du die Geradengleichung in die Ebenengleichung einsetzt und nach \(t\) auflöst. **c) Gerade liegt in der Ebene:** Die Gerade liegt in der Ebene, wenn sie parallel zur Ebene ist (\(\vec{n} \cdot \vec{r} = 0\)) **und** ein Punkt der Geraden (z.B. \(\vec{p}\)) die Ebenengleichung erfüllt: \[ \vec{n} \cdot (\vec{p} - \vec{q}) = 0 \] **Zusammenfassung:** - \(\vec{n} \cdot \vec{r} \neq 0\): Schnittpunkt vorhanden. - \(\vec{n} \cdot \vec{r} = 0\) und \(\vec{n} \cdot (\vec{p} - \vec{q}) \neq 0\): Gerade ist parallel, aber nicht in der Ebene. - \(\vec{n} \cdot \vec{r} = 0\) und \(\vec{n} \cdot (\vec{p} - \vec{q}) = 0\): Gerade liegt in der Ebene. **Weitere Infos:** - [Gerade und Ebene im Raum – Mathebibel.de](https://www.mathebibel.de/gerade-und-ebene-im-raum) - [Lagebeziehungen – Serlo.org](https://de.serlo.org/mathe/1887/lagebeziehungen-gerade-ebene) So kannst du mit Richtungs- und Normalenvektor die Lage bestimmen.

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Um die gegenseitige Lage von Ebenen und Geraden im Raum zu bestimmen, gehst du folgendermaßen vor: **1. Geradengleichung und Ebenengleichung aufstellen** - Geradengleichung (Parameterform):... [mehr]

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Um die gegenseitige Lage von Ebenen und Geraden im Raum zu bestimmen, gehst du folgendermaßen vor: **1. Geradengleichung und Ebenengleichung aufstellen** - Geradengleichung (Parameterform): \(\vec{g}(t) = \vec{p} + t \cdot \vec{r}\) (\(\vec{p}\): Stützvektor, \(\vec{r}\): Richtungsvektor, \(t \in \mathbb{R}\)) - Ebenengleichung (Normalenform): \(\vec{n} \cdot (\vec{x} - \vec{q}) = 0\) (\(\vec{n}\): Normalenvektor, \(\vec{q}\): Stützvektor der Ebene) oder (Parameterform): \(\vec{x} = \vec{q} + s \cdot \vec{u} + r \cdot \vec{v}\) (\(\vec{u}, \vec{v}\): Spannvektoren) **2. Einsetzen der Geradengleichung in die Ebenengleichung** Setze \(\vec{g}(t)\) für \(\vec{x}\) in die Ebenengleichung ein und löse nach \(t\): - In der Normalenform: \(\vec{n} \cdot (\vec{g}(t) - \vec{q}) = 0\) **3. Fallunterscheidung** - **a) Es gibt genau eine Lösung für \(t\):** Die Gerade schneidet die Ebene in einem Punkt (sie sind **schneidend**). - **b) Es gibt keine Lösung für \(t\):** Die Gerade ist **parallel** zur Ebene. Das ist der Fall, wenn der Richtungsvektor der Geraden \(\vec{r}\) senkrecht zum Normalenvektor der Ebene \(\vec{n}\) steht (\(\vec{n} \cdot \vec{r} = 0\)), aber der Stützvektor der Geraden nicht in der Ebene liegt. - **c) Es gibt unendlich viele Lösungen für \(t\):** Die Gerade liegt **in der Ebene**. Das ist der Fall, wenn \(\vec{n} \cdot \vec{r} = 0\) und der Stützvektor der Geraden die Ebenengleichung erfüllt. **Zusammengefasst:** 1. Setze die Geradengleichung in die Ebenengleichung ein. 2. Löse nach \(t\). 3. Prüfe, wie viele Lösungen es gibt: - Eine Lösung: schneidend - Keine Lösung: parallel - Unendlich viele Lösungen: Gerade liegt in der Ebene **Tipp:** Oft hilft es, die Normalenform der Ebene zu verwenden, da das Skalarprodukt (\(\vec{n} \cdot \vec{r}\)) direkt zeigt, ob die Gerade parallel zur Ebene ist. Weitere Infos findest du z.B. bei [Mathebibel.de](https://www.mathebibel.de/gerade-und-ebene-im-raum).

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Um die gegenseitige Lage von Ebenen und Geraden im Raum zu bestimmen, gehst du folgendermaßen vor: **1. Geradengleichung und Ebenengleichung aufstellen:** - Gerade in Parameterform: ... [mehr]

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Um die gegenseitige Lage von Ebenen und Geraden im Raum zu bestimmen, gehst du folgendermaßen vor: **1. Geradengleichung und Ebenengleichung aufstellen:** - Gerade in Parameterform:

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Ein Beispiel für zwei Zahlen, deren Mitte eine gerade Zahl ist, sind 3 und 7. Die Mitte (das arithmetische Mittel) berechnet sich so: (3 + 7) / 2 = 10 / 2 = 5 Allerdings ist 5 eine ungerade Zah... [mehr]

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Ein Beispiel für zwei Zahlen, deren Mitte eine gerade Zahl ist, sind 3 und 7. Die Mitte (das arithmetische Mittel) berechnet sich so: (3 + 7) / 2 = 10 / 2 = 5 Allerdings ist 5 eine ungerade Zahl. Um eine gerade Zahl als Mitte zu erhalten, wähle zum Beispiel die Zahlen 2 und 6: (2 + 6) / 2 = 8 / 2 = 4 Die Mitte ist 4, also eine gerade Zahl. Ein weiteres Beispiel wären 4 und 8: (4 + 8) / 2 = 12 / 2 = 6 Auch hier ist die Mitte eine gerade Zahl.