Mathematik verstehen 6, Schulbuch

50 3 REELLE FUNKTIONEN • Potenzfunktionen mit Exponenten ​m _ n ​* Q\Z: 1 2 3 4 1 2 3 4 5 x f(x) x 3 2 x 5 2 x 1 2 1 2 3 4 1 2 3 4 5 x x 3 2 f(x) x 5 2 x – – – 1 2 f (x) = ​x ​ m _ n ​,​ ​ m _ n ​> 0 – g rößtmöglicher Definitionsbereich: ​R 0 +​ – s treng monoton steigend in ​R 0 +​ – a lle Graphen gehen durch (1 1 1) f (x) = ​x ​ m _ n ​,​ ​ m _ n ​< 0 – g rößtmöglicher Definitionsbereich: R+ – s treng monoton fallend in R+ – a lle Graphen gehen durch (1 1 1) Im folgenden Satz sind einige Eigenschaften für Potenzfunktionen mit Exponenten aus ℕ* angeführt. Die Beweise findet man im Anhang auf Seite 283. Satz (Eigenschaften von Potenzfunktionen mit Exponenten aus ℕ*) (1) Alle Graphen gehen durch die Punkte (0 1 0) und (1 1 1). Für gerades n gehen alle Graphen durch (–1 1 1), für ungerades n durch (–1 1 – 1). (2) f ist in ​R 0 + ​streng monoton steigend. (3) f ist in ​R 0 – ​streng monoton fallend, falls n gerade ist, und streng monoton steigend, falls n ungerade ist. Satz Der Graph einer Potenzfunktion f: ℝ ¥ ℝ mit f(x) = x​ n ​(n * ℕ*) ist • symmetrisch bezüglich der 2. Achse, wenn n gerade ist, • symmetrisch bezüglich des Ursprungs, wenn n ungerade ist. BEWEIS F ür gerades n und alle x * ℝ gilt: f (– x) = ​(– x) n ​= ​x n ​= f (x) Für ungerades n und alle x * ℝ gilt: f (– x) = (​– x) n ​= – x​ n ​= – f (x)  Funktionen mit solchen Symmetrieeigenschaften haben eigene Namen: Definition Eine reelle Funktion f: A ¥ ℝ heißt • gerade, wenn für alle x * A gilt: f (– x) = f (x) • ungerade, wenn für alle x * A gilt: f(–x) = –f(x) Demgemäß ist eine Potenzfunktion f mit f (x) = ​x n ​(n * ℕ*) gerade, wenn n gerade ist, und ungerade, wenn n ungerade ist. • Wurzelfunktionen Wurzelfunktionen sind spezielle Potenzfunktionen von der Form f: ​ℝ 0 + ​¥ ​ℝ 0 + ​mit f (x) = ​ n � _ x ​= ​x ​ 1 _ n ​ ​(n * ℕ*). Diese Funktionen sind streng monoton steigend in ​ℝ 0 + .​ Alle Graphen gehen durch die Punkte (0 1 0) und (1 1 1). f x gerade ungerade – x f x – x Ó Applet 3v3rn2 1 0 2 3 4 1 2 x f(x) 4 3 √x √x √x Nur zu Prüfzwecken – Eigentum des Verlags öbv

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