Wie interpoliert man eine Parabel mit dem Polynom 2. Grades durch die Punkte (a, f(a)), (m, f(m)), (b, f(b)) mit a ≤ b und m=(a+b)/2?

Question

Wie interpoliert man eine Parabel mit dem Polynom 2. Grades durch die Punkte (a, f(a)), (m, f(m)), (b, f(b)) mit a ≤ b und m=(a+b)/2?

Antwort

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Was ist eine ganzrationale Funktion?

Warum ist ein exaktes Winkeldritteln mit Hilfe der Parabel y = x^2 für beliebige Winkel möglich, obwohl es als unmöglich bewiesen ist?

Was ist die Nullstelle einer Normalparabel und wie berechnet man sie?

Einfacher Beweis des Satzes von Vieta.

(A^3 - b^3)(a^3 + b^3)?

Accepted Answer

Um eine Parabel (ein Polynom zweiten Grades) durch die Punkte \((a, f(a))\), \((m, f(m))\) und \((b, f(b))\) interpolieren, kannst du die allgemeine Form eines quadratischen Polynoms verwenden: \[ P(x) = Ax^2 + Bx + C \] Hier sind die Schritte zur Bestimmung der Koeffizienten \(A\), \(B\) und \(C\): 1. **Setze die Punkte in die Gleichung ein**: - Für den Punkt \((a, f(a))\): \[ f(a) = Aa^2 + Ba + C \] - Für den Punkt \((m, f(m))\): \[ f(m) = Am^2 + Bm + C \] - Für den Punkt \((b, f(b))\): \[ f(b) = Ab^2 + Bb + C \] 2. **Erstelle ein Gleichungssystem**: Du erhältst ein System von drei Gleichungen: \[ \begin{align*} Aa^2 + Ba + C &= f(a) \quad (1) \\ Am^2 + Bm + C &= f(m) \quad (2) \\ Ab^2 + Bb + C &= f(b) \quad (3) \end{align*} \] 3. **Löse das Gleichungssystem**: Du kannst die Gleichungen (1), (2) und (3) nach \(A\), \(B\) und \(C\) umstellen. Eine Möglichkeit ist, die Gleichungen so umzuformen, dass du \(C\) eliminierst, und dann die verbleibenden zwei Gleichungen verwendest, um \(A\) und \(B\) zu bestimmen. 4. **Bestimme die Koeffizienten**: Nachdem du \(A\), \(B\) und \(C\) gefunden hast, hast du das interpolierende Polynom \(P(x)\), das durch die drei gegebenen Punkte verläuft. Zusammengefasst: Du setzt die Punkte in die allgemeine Form des quadratischen Polynoms ein, erstellst ein Gleichungssystem und löst es, um die Koeffizienten zu bestimmen.

Accepted Answer

Eine ganzrationale Funktion ist eine Funktion, die durch ein Polynom dargestellt wird. Das bedeutet, sie hat die Form f(x) = aₙxⁿ + aₙ₋₁xⁿ⁻¹ + ... + a₁x + a₀ Dabei sind a₀, a₁, ..., aₙ reelle Z... [mehr]

Accepted Answer

Eine ganzrationale Funktion ist eine Funktion, die durch ein Polynom dargestellt wird. Das bedeutet, sie hat die Form f(x) = aₙxⁿ + aₙ₋₁xⁿ⁻¹ + ... + a₁x + a₀ Dabei sind a₀, a₁, ..., aₙ reelle Zahlen (die sogenannten Koeffizienten) und n ist eine natürliche Zahl (der Grad des Polynoms). Die Variable x darf nur mit ganzzahligen, nicht-negativen Exponenten vorkommen. Es gibt keine Brüche, Wurzeln oder andere Funktionen von x. Beispiele für ganzrationale Funktionen: - f(x) = 2x³ - 5x + 7 (Polynom dritten Grades) - f(x) = x² + 4x + 4 (Polynom zweiten Grades) - f(x) = 5 (Polynom nullten Grades) Ganzrationale Funktionen werden auch als Polynomfunktionen bezeichnet.

Accepted Answer

Das exakte Winkeldritteln ist mit Zirkel und Lineal für beliebige Winkel **unmöglich** – das wurde 1837 von Pierre Wantzel bewiesen. Der Beweis bezieht sich aber **ausschließlich... [mehr]

Accepted Answer

Das exakte Winkeldritteln ist mit Zirkel und Lineal für beliebige Winkel **unmöglich** – das wurde 1837 von Pierre Wantzel bewiesen. Der Beweis bezieht sich aber **ausschließlich** auf Konstruktionen, die nur mit Zirkel und Lineal durchgeführt werden dürfen. Wenn du aber eine Parabel, zum Beispiel \( y = x^2 \), als zusätzliches Hilfsmittel verwendest, verlässt du die klassischen Regeln der "Zirkel-und-Lineal-Konstruktion". Mit einer Parabel (oder anderen bestimmten Kurven, wie der Neusis-Konstruktion oder der sogenannten "Trisektrix") ist das exakte Winkeldritteln tatsächlich **möglich**. **Warum ist das so?** - Das Problem beim Winkeldritteln mit Zirkel und Lineal ist, dass die Gleichung, die du lösen musst (im Wesentlichen eine kubische Gleichung), mit diesen Werkzeugen nicht immer lösbar ist. - Mit einer Parabel kannst du aber geometrisch eine Konstruktion durchführen, die einer Lösung einer kubischen Gleichung entspricht. - Das heißt: Die Parabel erweitert die "Werkzeugkiste" so, dass du Aufgaben lösen kannst, die mit Zirkel und Lineal allein nicht gehen. **Fazit:** Das exakte Winkeldritteln ist mit Zirkel und Lineal unmöglich, aber mit einer Parabel (wie \( y = x^2 \)) möglich, weil du damit zusätzliche mathematische Operationen (wie das Lösen kubischer Gleichungen) geometrisch umsetzen kannst. Der Unmöglichkeitsbeweis gilt nur für die klassischen Werkzeuge, nicht für Konstruktionen mit Parabeln. Weitere Infos: - [Winkeldrittelung – Wikipedia](https://de.wikipedia.org/wiki/Winkeldrittelung) - [Wantzelscher Unmöglichkeitsbeweis – Wikipedia](https://de.wikipedia.org/wiki/Winkeldrittelung#Wantzelscher_Unm%C3%B6glichkeitsbeweis)

Accepted Answer

Die Nullstelle einer Normalparabel ist der Punkt (bzw. die Punkte), an dem die Parabel die x-Achse schneidet. Mathematisch bedeutet das: Die Nullstelle ist der Wert von \( x \), für den \( f(x) =... [mehr]

Accepted Answer

Die Nullstelle einer Normalparabel ist der Punkt (bzw. die Punkte), an dem die Parabel die x-Achse schneidet. Mathematisch bedeutet das: Die Nullstelle ist der Wert von \( x \), für den \( f(x) = 0 \) gilt. Eine Normalparabel hat die Funktionsgleichung: \[ f(x) = x^2 \] Um die Nullstelle zu berechnen, setzt du die Funktion gleich null: \[ x^2 = 0 \] Löse die Gleichung nach \( x \) auf: \[ x = 0 \] **Ergebnis:** Die Normalparabel \( f(x) = x^2 \) hat genau eine Nullstelle bei \( x = 0 \). **Allgemeiner Tipp:** Bei Parabeln der Form \( f(x) = ax^2 + bx + c \) berechnest du die Nullstellen mit der Mitternachtsformel (auch "quadratische Lösungsformel" genannt): \[ x_{1,2} = \frac{-b \pm \sqrt{b^2 - 4ac}}{2a} \] Bei der Normalparabel (\( a = 1, b = 0, c = 0 \)) vereinfacht sich das wie oben gezeigt.

Accepted Answer

Der Satz von Vieta beschreibt die Beziehungen zwischen den Koeffizienten eines Polynoms und den Wurzeln dieses Polynoms. Für ein quadratisches Polynom der Form \( ax^2 + bx + c = 0 \) mit den Wur... [mehr]

Accepted Answer

Der Satz von Vieta beschreibt die Beziehungen zwischen den Koeffizienten eines Polynoms und den Wurzeln dieses Polynoms. Für ein quadratisches Polynom der Form \( ax^2 + bx + c = 0 \) mit den Wurzeln \( x_1 \) und \( x_2 \) gilt: 1. Die Summe der Wurzeln: \( x_1 + x_2 = -\frac{b}{a} \) 2. Das Produkt der Wurzeln: \( x_1 \cdot x_2 = \frac{c}{a} \) **Ein einfacher Beweis:** 1. **Polynom umformen:** Beginne mit der allgemeinen Form des quadratischen Polynoms: \[ ax^2 + bx + c = 0 \] 2. **Wurzeln ausdrücken:** Angenommen, die Wurzeln \( x_1 \) und \( x_2 \) sind Lösungen der Gleichung. Dann kann das Polynom auch als Produkt der Wurzeln geschrieben werden: \[ a(x - x_1)(x - x_2) = 0 \] 3. **Ausmultiplizieren:** Multipliziere die Klammern aus: \[ a(x^2 - (x_1 + x_2)x + x_1x_2) = 0 \] Dies ergibt: \[ ax^2 - a(x_1 + x_2)x + ax_1x_2 = 0 \] 4. **Vergleich der Koeffizienten:** Vergleiche die Koeffizienten mit der ursprünglichen Form \( ax^2 + bx + c = 0 \): - Der Koeffizient von \( x \) gibt uns \( -a(x_1 + x_2) = b \), was zu \( x_1 + x_2 = -\frac{b}{a} \) führt. - Der konstante Term ergibt \( ax_1x_2 = c \), was zu \( x_1 \cdot x_2 = \frac{c}{a} \) führt. Somit sind die Beziehungen, die der Satz von Vieta beschreibt, bewiesen.

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Der Ausdruck \((A^3 - B^3)(A^3 + B^3)\) kann mithilfe der Identität für die Differenz und die Summe von Kuben vereinfacht werden. Zuerst erkennen wir, dass: \[ A^3 - B^3 = (A - B)(A^2 + A... [mehr]

Accepted Answer

Der Ausdruck \((A^3 - B^3)(A^3 + B^3)\) kann mithilfe der Identität für die Differenz und die Summe von Kuben vereinfacht werden. Zuerst erkennen wir, dass: \[ A^3 - B^3 = (A - B)(A^2 + AB + B^2) \] und \[ A^3 + B^3 = (A + B)(A^2 - AB + B^2) \] Wenn wir diese beiden Identitäten kombinieren, erhalten wir: \[ (A^3 - B^3)(A^3 + B^3) = (A - B)(A^2 + AB + B^2)(A + BA^2 - AB + B^2) \] Das Produkt \((A^3 - B^3)(A^3 + B^3)\) kann auch als \((A^6 - B^6)\) geschrieben werden, da es sich um die Differenz der sechsten Potenzen handelt. Zusammenfassend ergibt sich: \[ (A^3 - B^3)(A^3 + B^3) = A^6 - B^6 \]