Problem bei Beweis von Achsen- und Punktsymmetrie

  • Hey

    wir sollten in der Schule zu f(x)=x³ - x^4 beweisen ob es eine Achsen- oder eine Punktsymmetrie gibt. Das sollten wir mit f(x)=f(-x) und f(x)=-f(-x) machen. Ich habe es aber nicht verstanden. Ich weiß nur das die erste Formel für gerade Exponenten und die andere für ungerade Exponenten. Aber wie hilft mir das jetzt weiter und wie kann ich das beweisen?

    • Offizieller Beitrag

    Hi!
    Bei Punkt- oder Achsensymmetrie ist meist nur die Symmetrie zum Ursprung oder zur y-Achse gemeint.
    Um eine solche Symmetrie zu überprüfen, berechnest du einfach f(-x):
    z.B.:
    [TEX]f(x) = x³ - 3x[/TEX]
    [TEX]f(-x) = (-x)³ - 3(-x) = -x³ + 3x = - f(x)[/TEX]

    Ist das Ergebnis nach eingesetztem -x wieder f(x), so ist der Graph der Funktion zur y-Achse symmetrisch, kannst du das Minus vor die gesamte Funktion ziehen, so ist der dazugehörige Graph punktsymmetrisch zum Ursprung.

    Diese Überprüfung bedeutet also eigentlich nur, ein -x in den Funktionsterm einzusetzen und den Term in ein f(x) oder -f(x) umzuwandeln.
    Falls keins von beidem möglich ist, so ist der Graph weder zur y-Achse noch zum Ursprung symmetrisch.

    LG nif7

  • Also ich habe das jetzt raus (ich habe aber keine Ahnung ob es richtig ist):
    f(x)=x³-x^4
    f(-x)=(-x)³-(-x^4)=-x³+x^4=-(x³-x^4)=-(f(x))=-f(x)
    Und ich habe jetzt auch keine Ahnung was mir das sagt, ich glaube aber, das heißt, dass der Graph nicht Achsen-symmetrisch ist.

    • Offizieller Beitrag

    Wenn das Ergebnis tatsächlich -f(x) sein würde, wäre es nicht achsensymmetrisch zur y-Achse, sondern punktsymmetrisch zum Ursprung - diese Folgerung stimmt!

    Allerdings hast du beim Einsetzen von -x eine kleinen Fehler gemacht:
    [TEX]f(-x) = (-x)³ - (-x)^4[/TEX]

    Als Ergebnis solltest du herausfinden, dass es keine der beiden Symmetrien vorweisen kann.

    Du kannst die Symmetrien auch noch an einem anderen Merkmal erkennen:
    Kommen im Funktionsterm nur Exponenten von x vor, die gerade sind, so ist der Graph der Funktion achsensymmetrisch zur y-Achse.
    Sind im Funktionsterm nur ungerade Exponenten von x enthalten, so ist der dazugehörige Graph punktsymmetrisch zum Ursprung.
    Beachte hierbei: x^1 und x^0

    LG nif7

  • Aber was bringt es mir, wenn ich weiß das es bei geraden Exponenten Achensymmetrisch und bei ungeraden Punktsymmetrisch wenn beides vorkommt bei f(x)= x³ - x^4?
    Und wie soll ich jetzt herausfinden, dass keine von beiden Symmetrien vorhanden sind?

    • Offizieller Beitrag

    o.k., also noch mal:

    Um zu überprüfen, ob eine Funktion einen Graphen hat, der zur y-Achse oder zum Ursprung symmetrisch ist, berechnest du dir f(-x).
    Kommt bei dieser Berechnung wieder f(x) heraus, ist es also egal, ob du ein x oder ein -x in den Term einsetzt - in beiden Fällen erhälst du ein gleiches Ergebnis, so ist der Graph der Funktion achsensymmetrisch zur y-Achse. Erkennbar ist das auch am Graphen: Suchst du dir den y-Wert zu einem bestimmten x-Wert (z.B. x=2), dann ist der y-Wert an der Stelle -x (im Bsp. -x = -2) der gleiche.
    Kommt bei deiner Berechnung ein -f(x) heraus, kannst du das Minuszeichen also vor den gesamten Funktionsterm ziehen, so ist der Graph Punktsymmetrisch zum Ursprung. Der y-Wert an einer beliebigen Stelle x, ist dann an der Stelle -x nicht mehr y, sondern -y.
    Kannst du bei der Berechnung den Term f(-x) weder auf f(x) oder auf -f(x) vereinfachen, so besitzt der Graph zu der Funktion auch keine der beiden genannten Symmetrien.

    Wenn dein Funktionsterm ein Polynom ist (z.B. a * x^4 + b * x³ + c * x² + d * x + e), so gibt es noch eine schnelle Methode, um festzustellen, ob der Graph zu der Funktion eine der beiden Symmetrien aufweist:
    Enthält der Term nur gerade Exponenten von x, so ist der Graph der Funktion zur y-Achse symmetrisch.
    Enthält der Term nur ungerade Exponenten von x, so ist der Graph der Funktion zum Ursprung symmetrisch.
    Sind sowohl gerade als auch ungerade Exponenten von x im Funktionsterm enthalten, liegt keine der beiden Symmetrien vor.

    Die beiden Methoden untersuchen nur eine Punktsymmetrie zum Ursprung und eine Achsensymmetrie zur y-Achse. Alle anderen Symmetrien (z.B. zu einem anderen Punkt, einer anderen Gerade) werden dabei nicht berücksichtigt.

    Ich hoffe, ich konnte dir hiermit helfen...
    LG nif7

  • Falls [;\frac{x+3}{x^2-3};] gemeint ist: Auch hier gibt es ein Kochrezept, wie man aus Zähler- und Nennerpolynom das Ergebnis kriegt (a achsensymmetrisch, p punktsymmetrisch):
    [;\frac{p}{p}\rightarrow a ;\ \frac{a}{p}\rightarrow p ;\ \frac{p}{a}\rightarrow p; \ \frac{a}{a}\rightarrow a;]
    Jetzt gucken wir oben nach ...

    Einmal editiert, zuletzt von franz (17. Dezember 2010 um 14:50)