Funktionsterm in Scheitelpunktform umformen ich brauche Hilfe:((?

3 Antworten

f(x)= -3x² - 6x + 9

f(x)= -3 · (x² + 2x - 3)

f(x)= -3 · (x² + 2x + 1 - 1 - 3)

f(x)= -3 · (x² + 2x + 1 - 4)

f(x)= -3 · (x² + 2x + 1) + 12

f(x)= -3 · (x + 1)² + 12

Hi :)

Schnelle Rechnung:

f(x) = -3x² -6x +9

= -3(x² +2x) +9

= -3(x² +2x +1 -1) +9

= -3(x+1)² +3 +9

= -3(x+1)² +12

Hab mal eben im Funktionsplotter nachgeprüft, stimmt so :)


Jetzt eine sehr ausführliche Erklärung an einem anderen Beispiel.

f(x)= x²+3x+4

Erstmal erklär ich dir nochmal die binomischen Formeln an sich, da du sie - wie du bereits gemerkt hast - beim Umformen in die Scheitelpunktsform benötigst. Es gibt drei binomische Formeln:

  • (a+b)² = (a+b)(a+b) = a²+ab+ab+b² = a²+2ab+b²
  • (a-b)² =(a-b)(a-b)= a²-ab-ab+b² = a²-2ab+b²
  • (a+b)(a-b) = a²+ab-ab-b² = a²-b²
  • Hier mal ein hilfreiches Video dazu: https://www.youtube.com/watch?v=EYbvhWEG6kE

Bei den quadratischen Funktionen hast du bereits a²+2ab. Der Term am Ende, also b², muss ergänzt werden. Näheres in der "Step-by-step" -Erklärung des Umformens :-)

  • "Problem": Du möchtest die Form f(x)= ax²+bx+c in die Form f(x)= a(x-xs)²+ys- also die Scheitelpunktsform - bringen.
  • Funktion: f(x)= x²+3x+4
  • Du musst erstmal die Gleichung durch den Streckfaktor dividieren,falls die Gleichung nicht in Normalform gegeben ist. Du hast aber eine Gleichung in Normalform gegeben, somit ist dieser Schritt nicht mehr nötig.
  • Nun musst du den Term ohne x ausklammern.
  • Anschließend sieht man, dass du ja in der Klammer bereits (a²+2ab) hast. Um nun den Term b² zu ergänzen, einfach die Zahl vor dem einfachen x durch 2 teilen, quadrieren und addieren.
  • Da du ja nicht einfach so etwas dazu fügen darfst, musst du das addierte Quadrat subtrahieren (erklär ich später näher).
  • Jetzt kannst du die Klammer zu einer binomischen Formel zusammenfassen. Achtung: Es kommt nie eine dritte binomische Formel vor!
  • Nun die Terme ohne x zusammenfassen.
  • Fertig :-)

Nochmal die dick markierten Schritte:

  • die Gleichung durch den Streckfaktor dividieren
  • Term ohne x ausklammern
  • die Zahl vor dem einfachen x durch 2 teilen, quadrieren und addieren
  • das addierte Quadrat subtrahieren
  • die Klammer zu einer binomischen Formel zusammenfassen
  • die Terme ohne x zusammenfassen

Beispiel an der Gleichung

  • Gegebene Funktion: f(x) = x²+3x+4
  • Term ohne x ausklammern: f(x)= (x²+3x)+4
  • Die Zahl vor dem einfachen x durch 2 teilen, quadrieren und zusammenfassen: f(x)= (x²+3x+2,25)+4
  • Das addierte Quadrat subtrahieren: f(x)= (x²+3x+2,25)-2,25+4
  • Die Klammer zu einer binomischen Formel zusammenfassen: f(x)=(x+1,5)²-2,25+4
  • Terme ohne x zusammenfassen: f(x)= (x+1,5)²+1,75
  • Scheitelpunktsform: f(x)= (x+1,5)² +1,75

Ich erkläre dir nochmal Schritt 3 und 4 näher.

  • Du hast ja in der Klammer die Form a²+2ab vorliegen. Dabei ist das a immer x, wenn du eine Umformung in Scheitelpunktsform vornimmst.
  • Wenn du dir jetzt den Term 2ab anschaust - der ist hier von großer Wichtigkeit - muss dir auffallen, dass die Zahl, die vor dem einfachen x steht,2b ist (das x ist ja schon a). Wenn du nun 2b durch 2 teilst, erhältst du ja b- genau Dies musst du hier auch tun, um b zu erhalten.
  • Um nun b² zu erhalten, musst du einfach die Zahl, die du für b erhalten hast, quadrieren (also mit sich selbst mal nehmen). Dieses Quadrat addierst du einfach zu a²+2ab und fertig ist die binomische Formel.
  • Aber: Du darfst ja bei einer Äquivalenzumformung nicht einfach etwas dazu nehmen!
  • Jetzt kommt da die Subtraktion ins Spiel: Das b², was du eben hinzugefügt hast, musst du (außerhalb der Klammer!) wieder abziehen, wie in Schritt 4 gezeigt.
  • Nun formst du einfach, wie in den restlichen Schritten gezeigt, weiter um.
  • Mit der Scheitelpunktsform, die du nun erhalten hast, kannst du den Scheitelpunkt ermitteln:
  • Da du weißt, dass die Scheiteplunktsform f(x)= (x-xs)²+ys bzw. f(x)=(x-d)²+e (je nachdem wie du es gelernt hast) und die entsprechenden Koordinaten des Scheitelpunktes S(xs|ys) bzw. S(d|e) sind, kannst du nun ganz einfach den Scheitelpunkt ablesen.

Ich hoffe, dass die Erklärung geholfen hat, bei Fragen melde dich :))

LG ShD

Woher ich das weiß:Hobby – seit der Schulzeit, ehemals Mathe LK

Umformung durch quadratische Ergänzung

y=-3 *x^2 -6 *x + 9  (-3 ausklammern)

y= -3 * (x^2 + 2 *x) +9 binomische Formel  (x +b)^2 =x^2 +2 * b *x +b^

2 *b *x =2*x ergibt b=1 und b^2=1

y= -3 *(x^2 + 2 *x + 1^2) +3 *1^2 + 9

Hinweis +3 * 1^2 musste hinzugefügt werden,weil die Gleichung nicht verändert werden darf.

würde man die Klammer ausmultiplizieren,dann würde man -3 *1^2 erhalten !! 

der Ausdruckt +3 *1^2 neutralisiert dies !!

y=-3 * (x + 1)^2 + 12 auch hier wurde die binomische Formel angewendet

Scheitelpunktkoordinaten x=- a1/(2 *a2) und y=ao - (a1)^2 / (4 *a2)

allgemeine Form y=f(x)=a2 *x^2 + a1 * x +a0

Prüfe die Formeln mit einer Proberechnung auf Fehler !!

Woher ich das weiß:Studium / Ausbildung – hab Maschinenbau an einer Fachhochschule studiert