Nullstelle: Unterschied zwischen den Versionen

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[[Datei:Kurvendiskussion-1.png|thumb|right|350px|Im Graphen sind die drei Nullstellen $x_1, \ x_2$ und $x_3$ abgebildet.]]
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{{Inhalt:Nullstelle}}
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| Nullstellen sind jene Stellen (=x-Werte), an denen der Graph der Funktion die x-Achse schneidet (hier ist f(x)=0)
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Die Funktion f(x) hat bei $x_1$ eine Nullstelle, wenn gilt: f(x)=0
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=== Berechnung von Nullstellen ===
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Um die Nullstellen zu berechnen, müssen alle x berechnet werden, für die gilt, dass f(x)=0 ist. Je nach Funktionstyp von f(x) kann entweder x einfach freigestellt werden oder ein Lösungsverfahren ([[ quadratische Gleichungen | große Lösungformel/Quadkom]], [[graphisches Lösungsverfahren im TR]], [[Solve-Befehl]]) verwendet werden.
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Als Richtwert, kanns du dir aber folgende Regel merken:
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# Bei linearen Gleichungen 0=kx+d: [[Theorie lineare Gleichungen mit einer Variable (2.4.)| Nach x umformen]].
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# Bei quadratischen Gleichungen $0=ax^2+bx+c$: [[ quadratische Gleichungen | große Lösungformel/Quadkom]]
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# Bei gleichungen mit [[Grad]] $\ge 3$: [[graphisches Lösungsverfahren im TR]]
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=== Musterbeispiele ===
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<span style="color:#A020F0> a) Bestimme die Nullstelle der linearen Funktion $f(x)=-2x+4$ </span>
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$$0=-2x+4  \ \ |-4$$
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'''Antwort:''' Der Graph der Funktion schneidet bei $N(2|0)$ die x-Achse.
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<span style="color:#A020F0> b) Bestimme die Nullstelle der quadratischen Funktion $f(x)=-x^2+6x-5$ </span>
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'''Lösung:'''
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$$0=-x^2 + 6 \cdot x - 5$$
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Nun verwenden wir die große Lösungsformel mit a=-1, b=6 und c=-5
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$$ x_{1,2}=\frac{-b \pm \sqrt{b^2-4\cdot a\cdot c}}{2\cdot a}$$
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$$ x_1=\frac{-6+4}{-2}=1$$
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$$ x_2=\frac{-6-4}{-2}=5$$
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'''Antwort:''' Der Graph der Funktion schneidet bei $N_1(1|0)$ und $N_2(5|0)$ die x-Achse.
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<span style="color:#A020F0> c) Bestimme die Nullstelle der kubischen Funktion $f(x)=\frac{x^3}{3}-4x^2+7x+30$  (siehe Abbildung rechts oben). </span>
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'''Lösung mithilfe des [[graphisches Lösungsverfahren im TR]] oder dem [[Löse-Verfahren (GeoGebra)]]'''
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$x_1=-1.9,\ x_2=6$ und $ x_3=7.9$
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Aktuelle Version vom 23. Januar 2021, 13:48 Uhr

Im Graphen sind die drei Nullstellen $x_1, \ x_2$ und $x_3$ abgebildet.
Definition
Grün rufezeichen.png
Nullstellen sind jene Stellen (=x-Werte), an denen der Graph der Funktion die x-Achse schneidet (hier ist f(x)=0).


Formale Definition:

Die Funktion $f(x)$ hat bei $x_1$ eine Nullstelle, wenn gilt: $f(x_1)=0$





Video


Berechnung der Nullstellen

Um die Nullstellen zu berechnen, muss die Gleichung $f(x)=0$ gelöst werden. Je nach Funktionstyp von $f(x)$ kann entweder $x$ einfach freigestellt werden oder ein Lösungsverfahren (große Lösungformel/Quadkom, graphisches Lösungsverfahren im TR, Solve-Befehl) verwendet werden.

Als Richtwert, kannst du dir aber folgende Regel merken:

  1. Bei linearen Gleichungen $0=k\cdot x+d$: nach $x$ umformen.
  2. Bei quadratischen Gleichungen $0=ax^2+bx+c$: große Lösungsformel/Quadkom
  3. Bei Gleichungen mit Grad $\ge 3$: graphisches Lösungsverfahren im TR



Musterbeispiele

a) Bestimme die Nullstelle der linearen Funktion $f(x)=-2x+4$

Linfkt-nullstelle.png

Lösung: $$0=-2x+4 \ \ |-4$$ $$ -4=-2x \ \ |:(-2)$$ $$2=x$$ Antwort: Der Graph der Funktion schneidet bei $N(2|0)$ die $x$-Achse.


b) Bestimme die Nullstelle der quadratischen Funktion $f(x)=-x^2+6x-5$

Lösung: $$0=-x^2 + 6 \cdot x - 5$$ Nun verwenden wir die große Lösungsformel mit $a=-1$, $b=6$ und $c=-5$ $$ x_{1,2}=\frac{-b \pm \sqrt{b^2-4\cdot a\cdot c}}{2\cdot a}$$

Quadfkt-nullstelle.png

$$x_{1,2}=\frac{-6\pm \sqrt{6^2-4\cdot (-1)\cdot (-5)}}{2\cdot (-1)}$$ $$x_{1,2}=\frac{-6\pm \sqrt{36-20}}{-2}$$ $$ x_1=\frac{-6+4}{-2}=1$$ $$ x_2=\frac{-6-4}{-2}=5$$ Antwort: Der Graph der Funktion schneidet bei $N_1(1|0)$ und $N_2(5|0)$ die $x$-Achse.


c) Bestimme die Nullstelle der kubischen Funktion $f(x)=\frac{x^3}{3}-4x^2+7x+30$ (siehe Abbildung rechts oben).

Lösung mithilfe des graphisches Lösungsverfahren im TR oder dem Löse-Verfahren (GeoGebra) $x_1=-1.9,\ x_2=6$ und $ x_3=7.9$