Benutzer:Philipp WWU-5/Testseite
In diesem Lernpfad kannst du dein Wissen über lineare Funktionen anwenden und erweitern und dein Verständnis vertiefen. Das Kapitel behandelt die Zusammenhänge zwischen linearen Funktionen, ihren Funktionsgleichungen, ihren Funktionsgraphen und darauf liegenden Punkten. In Aufgaben ohne * kannst du Gelerntes wiederholen und vertiefen. Aufgaben mit einem * sind Forderaufgaben und Aufgaben mit ** sind besonders anspruchsvolle Knobelaufgaben. Das Kapitel beginnt mit einem Quiz zur Wiederholung und endet mit zwei Anwendungsaufgaben.
Philipp: Text oben bearbeiten. Statt * ** und *** kommen farben, also gelb blau grün siehe formatierungsvorlagen
Inhaltsverzeichnis
- 1 Lineare Funktionen - ein Überblick
- 2 Lineare Funktionen erkennen
- 3 Lineare Funktionen - Bestimmung von Geradengleichungen
- 4 Prüfen, ob Punkte auf einer Geraden liegen
- 5 Eine lineare Gleichung einer Geraden zuordnen
- 6 Den Schnittpunkt zweier Geraden bestimmen
- 7 Lineare Funktionen im Anwendungskontext
Lineare Funktionen - ein Überblick
INFOKASTEN AM ANFANG
Lückentext Applet einfügen als erste Aufgabe. Geogebra grafik sinnvoll einfügen
- Der Graph einer linearen Funktion ist immer eine Gerade! Der Graph kann daher keine Kurven haben.
- Auch eine Funktion, deren Funktionsterm nur aus einer Konstante besteht, hat als Funktionsgraphen eine Gerade. Diese ist parallel zur -Achse, da sie jedem -Wert den gleichen -Wert zuordnet. (Schiebe in der unteren Abbildung auf und schaue dir den entstandenen Graphen an.)
- Bei linearen Funktionen, aber auch bei den anderen Funktionstypen gilt: Einem -Wert wird immer nur ein -Wert zugeordnet.
- Ist der Funktionsterm einer linearen Funktion eine Konstante, so wird dauerhaft nur ein -Wert angenommen.
- Ist der Funktionsterm einer linearen Funktion keine Konstante, so kann jeder -Wert nur einmal getroffen werden.
- Die allgemeine Funktionsgleichung einer linearen Funktion ist von der Form . Der Wert gibt dabei immer den -Achsenabschnitt an. (Verändere in der unteren Abbildung und beobachte wie sich der Graph verändert.)
- Den -Achsenabschnitt, die sogenannte Nullstelle, berechnest du indem du gleich setzt. Denn an dem Punkt, wo der Graph die -Achse schneidet, ist der -Wert gleich .
- Die Steigung ist der Vorfaktor der Variabel. Wenn die Funktionsgleichung von der Form ist, so ist die Steigung gleich dem Wert von . Der Wert der Steigung gibt dabei die Höhe des Steigungsdreiecks an, wenn die Länge beträgt. (Verändere in der unteren Abbildung und betrachte das Steigungsdreieck.)
- Das Vorzeichen der Steigung gibt an, ob die Gerade fällt (negatives Vorzeichen), oder steigt (positives Vorzeichen). (Beobachte wie sich der Graph verändert wenn du auf einen positiven oder auf einen negativen Wert schiebst.)
- Den Schnittpunkt zweier Funktionen erhältst du durch Gleichsetzen der beiden Funktionsterme.
Lineare Funktionen erkennen
Überlege, ob die folgenden Funktionsgleichungen und Graphen lineare Funktionen sind und ordne sie dem entsprechenden Feld zu.
Lineare Funktionen - Bestimmung von Geradengleichungen
Gegeben seien stets die Steigung der Geraden und ein Punkt, durch den die Gerade verläuft. Bestimme in deinem Heft die jeweiligen Gleichungen der Geraden in der Form .
a) Gegeben sei die Steigung und der Punkt .
b) Gegeben sei die Steigung und der Punkt .
c) Gegeben sei die Steigung und der Punkt .
Gegeben seien stets zwei Punkte, durch die eine Gerade verläuft. Bestimme in deinem Heft die jeweiligen Gleichungen der Geraden in der Form .
a) Gegeben seien die Punkte und .
Bestimme die Steigung der Geraden mithilfe der Punkte und , indem du rechnest: . Wenn du Schwierigkeiten dabei hast, dir dieses Vorgehen zu erklären, stell dir vor, dass du an den Punkten und des Graphen ein Steigungsdreieck zeichnest. Dann entspricht der Zähler der obigen Rechnung genau der Länge des y-Achsenabschnitts deines Steigungsdreiecks und der Nenner der obigen Rechnung der Länge des x-Achsenabschnitts deines Steigungsdreiecks.
Alternativ kannst du auch zwei Gleichungen erstellen, indem du die Angaben der Punkte , d.h. und , und , d.h. und nutzt.Wenn du nach der ersten Variante vorgegangen bist, also die Steigung berechnet hast, dann wähle nun einen der beiden Punkte oder und setze in die zugehörigen Werte für und ein.
Wenn du nach der zweiten Variante vorgegangen bist, also zwei Gleichungen, jeweils mit den Unbekannten und aufgestellt hast, dann hast du ein lineares Gleichungssystem erhalten. Nun kannst du mithilfe des Eliminationsverfahrens zunächst die eine und dann die andere Unbekannte bestimmen.Wenn du nach der ersten Variante vorgehen möchtest, also erst die Steigung und dann mithilfe eines der beiden Punkte bestimmen möchtest, dann ergibt sich zunächst für die Steigung: . Im Anschluss erhältst du durch Einsetzen des Punktes oder entweder oder . Die Auflösung einer der beiden Gleichungen nach liefert , sodass du schließlich die Funktionsgleichung erhältst.
Wenn du nach der zweiten Variante vorgehen möchtest, stellst du mithilfe der beiden Punkte und ein lineares Gleichungssystem zweier Gleichungen, jeweils mit den beiden Unbekannten und auf. Dann erhältst du die beiden Gleichungen und . Ziehe nun die Gleichungen voneinander ab, sodass du eliminieren kannst. Bestimme nun mithilfe der Auflösung nach die Unbekannte . Setze nun ein eine der beiden Gleichungen dein Ergebnis für ein und bestimme dann mithilfe der Auflösung nach die Unbekannte . Damit erhältst du schließlich die Funktionsgleichung .b) Gegeben seien die Punkte und .
Bestimme die Steigung der Geraden mithilfe der Punkte und , indem du rechnest: . Wenn du Schwierigkeiten dabei hast, dir dieses Vorgehen zu erklären, stell dir vor, dass du an den Punkten und des Graphen ein Steigungsdreieck zeichnest. Dann entspricht der Zähler der obigen Rechnung genau der Länge des y-Achsenabschnitts deines Steigungsdreiecks und der Nenner der obigen Rechnung der Länge des x-Achsenabschnitts deines Steigungsdreiecks.
Alternativ kannst du auch zwei Gleichungen erstellen, indem du die Angaben der Punkte , d.h. und , und , d.h. und nutzt.Wenn du nach der ersten Variante vorgegangen bist, also die Steigung berechnet hast, dann wähle nun einen der beiden Punkte oder und setze in die zugehörigen Werte für und ein.
Wenn du nach der zweiten Variante vorgegangen bist, also zwei Gleichungen, jeweils mit den Unbekannten und aufgestellt hast, dann hast du ein lineares Gleichungssystem erhalten. Nun kannst du mithilfe des Eliminationsverfahrens zunächst die eine und dann die andere Unbekannte bestimmen.Wenn du nach der ersten Variante vorgehen möchtest, also erst die Steigung und dann mithilfe eines der beiden Punkte bestimmen möchtest, dann ergibt sich zunächst für die Steigung: . Im Anschluss erhältst du durch Einsetzen des Punktes oder entweder oder . Die Auflösung einer der beiden Gleichungen nach liefert , sodass du schließlich die Funktionsgleichung erhältst.
Wenn du nach der zweiten Variante vorgehen möchtest, stellst du mithilfe der beiden Punkte und ein lineares Gleichungssystem zweier Gleichungen, jeweils mit den beiden Unbekannten und auf. Dann erhältst du die beiden Gleichungen und . Ziehe nun die Gleichungen voneinander ab, sodass du eliminieren kannst. Bestimme nun mithilfe der Auflösung nach die Unbekannte . Setze nun ein eine der beiden Gleichungen dein Ergebnis für ein und bestimme dann mithilfe der Auflösung nach die Unbekannte . Damit erhältst du schließlich die Funktionsgleichung .
Prüfen, ob Punkte auf einer Geraden liegen
Prüfe für die angegebenen linearen Funktionen, welche Punkte auf dem Funktionsgraphen liegen. Arbeite zunächst im Heft und ordne dann jeder Funktion durch Anklicken die Punkte zu, die auf ihrem Graphen liegen. Hinweis: Einer Funktion können mehrere Punkte zugeordnet sein, aber jedem Punkt ist nur genau eine Funktion zugeordnet.
Nun setzen wir in dieselbe Funktion noch den x-Wert des Punktes ein. Es ergibt sich: . Der Funktionswert an der Stelle 2 ist nicht 10, sondern 7. Der Punkt liegt also nicht auf dem Graphen.
Für die anderen Punkte und Funktionen geht man genauso vor und erhält:
Auf dem Graphen der Funktion liegen die Punkte: ,,,.
Auf dem Graphen der Funktion liegen die Punkte: ,,,.
Auf dem Graphen der Funktion liegen die Punkte: ,.
Auf dem Graphen der Funktion liegen die Punkte: ,.
Eine lineare Gleichung einer Geraden zuordnen
Ordne den gegebenen linearen Gleichungen die zugehörige Gerade zu. Beachte: Nicht zu jeder Gleichung ist eine Gerade gegeben.
Den Schnittpunkt zweier Geraden bestimmen
Berechne zunächst den Schnittpunkt der beiden Geraden und kreuze dann die richtige Antwort an.
Lineare Funktionen im Anwendungskontext
Marc und Susanne haben eine Katze, die Kitty heißt. Sie vergessen leider oft, ihren Wassernapf aufzufüllen. Marc und Susanne haben daher zwei Behälter gebastelt, aus denen kontinuierlich Wasser tropft. In Marcs Behälter (Behälter A) passen Wasser und er ist nach Stunden leer. In Susannes Behälter (Behälter B) passen rein und er ist erst nach Stunden leer. Jetzt möchten die beiden herausfinden, welcher Behälter sich besser für ihre Katze eignet.
a) Stelle für beide Behälter jeweils eine Funktionsvorschrift auf, mit der du zu jeder Zeit die Wassermenge berechnen kannst, die sich noch im Behälter befindet. Zeichne für beide Funktionen den Funktionsgraphen in dein Heft. (Hierbei sollte sowohl der -Achsenabschnitt, sowie auch der -Achsenabschnitt eingezeichnet sein. Wähle daher eine geeignete Skalierung.)
Behälter A:
Wir haben die Punkte und und die allgemeine Funktionsgleichung . In diese setzten wir die beiden Punkte jeweils ein:
: , wodurch folgt.
: . Da wir schon wissen, dass ist, folgt hieraus, dass ist.
Setzt man nun und in die Funktionsgleichung ein, erhalten wirBehälter B:
Wir haben die Punkte und und die allgemeine Funktionsgleichung . In diese setzten wir die beiden Punkte jeweils ein:
: , wodurch folgt.
: . Da wir schon wissen, dass ist, folgt hieraus, dass ist.
Setzt man nun und in die Funktionsgleichung ein, erhalten wirb) In Kittys Napf passen 150ml Wasser. Läuft der Napf nach 5 Stunden bei einem der beiden Behälter über, wenn dieser vorher leer war und Kitty in den 5 Stunden nichts trinkt?
Die Variable steht für unsere Stundenzahl, also setzten wir für ein.
Behälter A: Wir berechnen also . Dieser Wert gibt an, wie viel Wasser nach den fünf Stunden noch im Behälter A ist. Um zu berechnen, welche Menge im Napf ist, müssen wir von der Anfangsmenge die abziehen und erhalten somit, dass ca. in dem Napf sind. Dieser läuft also über.
Behälter B: Wir berechnen also . Dieser Wert gibt an, wie viel Wasser nach den fünf Stunden noch im Behälter B ist. Um zu berechnen, welche Menge im Napf ist, müssen wir von der Anfangsmenge die abziehen und erhalten somit, dass ca. in dem Napf sind. Dieser läuft also nicht über.
Nach der Schule verpasst Isolde den Bus und müsste nun den Weg von 11km nach Hause laufen. Sie ruft ihre Mutter an und bittet sie, sie abzuholen. Ihre Mutter fährt ihr auf der Landstraße mit einer Durchschnittsgeschwindigkeit von 72 km/h entgegen. Isolde geht in ihre Richtung und geht dabei durchschnittlich 75m pro Minute.
a) Stelle eine Funktionsvorschrift für Isoldes Entfernung von zu Hause und eine Funktionsvorschrift für die Entfernung der Mutter von zu Hause in Abhängigkeit von der Zeit auf.
Isolde ist zu Beginn 11km, also 11000m von zu Hause entfernt. Der y-Achsenabschnitt von f ist demnach a=11000. Isolde legt pro Minute 75m zurück. Dabei entfernt sie sich nicht von zu Hause, sondern nähert sich. Die Steigung b ist deshalb negativ und beträgt -75. Insgesamt ergibt sich die Vorschrift .
Die Mutter startet zu Hause, der y-Achsenabschnitt d von g(x) ist also gleich 0. Sie fährt mit einer Geschwindigkeit von 72km/h, was 1200m pro Minute entspricht. Damit entfernt sie sich von zu Hause, die Steigung d ist deshalb positiv und beträgt 1200. Insgesamt ergibt sich die Vorschrift .
b) Berechne, wie lange es dauert, bis die beiden sich treffen.
Wir setzen die Funktionsvorschriften gleich, um den x-Wert des Schnittpunktes zu bestimmen.
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