Lineare Funktion – y = k*x + d

Geraden als Funktion – die Lineare Funktion – In diesem Blog-Eintrag erfährst du, was es mit der Linearen Funktion auf sich hat, wie sie aussieht und was es mit der Steigung und der Verschiebung auf der y-Achse auf sich hat.

Die allgemeine Form der Linearen Funktion in der expliziten Darstellung sieht so aus:

\( f(x) = k \cdot x + d\)

Hinweis: Oft wird anstatt f(x) auch y geschrieben. Beides bedeutet das Gleiche, nur sind es unterschiedliche Schreibweisen.

Übrigens entspricht x dem Definitionswert (aus dem „Definitionsbereich“) und f(x) bzw. y dem Funktionswert einer Funktion.

Sicher fragst du dich jetzt, was die Steigung der Gerade und Verschiebung auf der y-Achse für eine Bedeutung haben.

Kurz gesagt sind k und d zwei Parameter, die eine Auswirkung auf f(x) bzw. y haben, wenn man sie verändert.

k nennt man die Steigung (der Geraden) und
d nennt man die Verschiebung auf der y-Achse.

Mit Hilfe dieser Geogebra-Animation (auf den Link klicken) könnt ihr sehen, wie sich die Gerade verändert, wenn ihr einen oder beide Parameter verändert.

Verschiebe den Regler von k und d hin und her und beobachte, wie sich die Gerade verändert!

Je größer die Steigung k wird, desto steiler wird die Gerade.
Je kleiner die Steigung k wird, geringer wird die Steigung.
Eine Gerade hat keine Steigung, wenn k = 0 ist.

Ist die Steigung positiv, so geht die Gerade nach obene.
Ist die Steigung negativ, so geht die Gerade nach unten.

Der Parameter d beschreibt eine Art Grundmenge von der wir „starten“ bzw. beschreibt d den Punkt auf der y-Achse durch den die Gerade geht.

Die Lineare Funktion ist auch ein Beispiel für die sogenannte „Direkte Proportion„:

Steigungen können das Wachstum veranschaulichen. Je größer die Steigung, desto schneller wird das Wachstum eines Vorgangs.

Je größer die Beschleunigung eines Autos, desto schneller Fährt es.
Je mehr Autos in einer Stunde produziert werden, desto mehr Angestellte braucht man, um die Autos zu produzieren.

Übungsbeispiele:

Multiplizieren von Termen – Übungsbeispiele 1

In diesem Artikel findest du Übungsbeispiel zum Multiplizieren von Termen mit Variablen.

a) \((a+b) \cdot 4 = a \cdot 4 + b \cdot 4\)
b) \((6b-c) \cdot 5 = 6b \cdot 5 -c \cdot 5 = 30b – 5c\)

Bruchterme – Beispiel 1

Hier das erste Beispiel zum Thema Bruchterme:

\(\frac{\not{8}}{\not{7}} \cdot \frac{\not {14}}{\not {16}} – \frac{2}{4} = \frac{1 \cdot 2}{1 \cdot 2} – \frac {2}{4} = \frac{2}{2} – \frac {2}{4} = \\ = \frac{2 \cdot 2}{2 \cdot 2} – \frac {2}{4} = \frac{4}{4} – \frac {2}{4} = \frac {2}{4}\)

Vor dem Lösen dieses Beispiels ist es wichtig, dass man sich die Klapustri-Regel in Erinnerung ruft. Klapustri steht für Klammer, Punkt und Strich.

Im obrigen Beispiel ist es wichtig, dass zuerst die Bruchterme mit der Multiplikation gelöst werden. Dafür werden werden die Zahlen 8 und 16 miteinander gekürzt, ebenso 7 und 14.

Danach werden die Bruchterme wie gewohnt ausmultipliziert.

Danach sehen wir, dass wir die Halben auf Viertel bringen müssen. Daher erweitern wir den Bruchterm mit den zwei Halben auf vier Viertel und ziehen davon zwei Viertel ab!

Übrig bleibt das Ergebnis von zwei Viertel.

Potenzen – Grundlagen

Potenzen entstehen, wenn du eine Zahl oder eine Variable mit sich selbst multiplizierst! Potenzen werden auch als Exponenten (Hochzahlen) einer Basis (Grundzahl) bezeichnet.

\(x^n\) – gesprochen: x hoch n

In dem Beispiel oberhalb ist x die Basis (Grundzahl) und n die Potenz/ der Exponent (Hochzahl).

Zwei Beispiele aus dem Alltag für Potenzen sind der Flächeninhalt eines Quadrats und das Volumen eines Würfels.

Die dazugehörigen Formeln dazu sind \(A = a \cdot a = a^2\) für die Flächeninhalt und \(V = a \cdot a \cdot a = a^3\) für das Volumen.

Je öfters eine Zahl oder Variable mit sich selbst multipliziert wird, desto höher wird die Potenz einer Zahl bzw. einer Variable.

\(x^n = x \cdot x \cdot … \cdot x \cdot x\)

Wenn eine Zahl oder eine Variable n-mal mit sich selbst mulipliziert wird, so sagt man auch, dass die Zahl oder Variable die n-te Potenz besitzt.

\(x^0 = 1\)
\(x^1 = x\)
\(x^2 = x \cdot x\)
\(x^3 = x \cdot x \cdot x\)
\(x^4 = x \cdot x \cdot x \cdot x\)
\(x^5 = x \cdot x \cdot x \cdot x \cdot x\)
\(x^6 = x \cdot x \cdot x \cdot x \cdot x \cdot x \)

Statt der Variable x als Basis können wir genauso Zahlen einsetzen! In unserem Beispiel haben wir die Zahl 2 eingesetzt.

\(2^0 = 1\)
\(2^1 = 2\)
\(2^2 = 2 \cdot 2 = 4\)
\(2^3 = 2 \cdot 2 \cdot 2 = 8\)
\(2^4 = 2 \cdot 2 \cdot 2 \cdot 2 = 16\)
\(2^5 = 2 \cdot 2 \cdot 2 \cdot 2 \cdot 2= 32\)
\(2^6 = 2 \cdot 2 \cdot 2 \cdot 2 \cdot 2 \cdot 2= 64\)

Statt Zahlen oder Variablen wie x und y könnten wir auch jede Menge Emojis in die Basis verwenden.

💥 hoch 1 = 💥
💩 hoch 2️ = 💩🔹💩
🤮 hoch 3️ = 🤮🔹🤮🔹🤮
💀 hoch 4️ = 💀🔹💀🔹💀🔹💀
🎃 hoch 5️ = 🎃🔹🎃🔹🎃🔹🎃🔹🎃

Der Vorgang, wenn wir eine Zahl, Variable, Kack-Emojis oder Kotzbrocken-Emojis mit sich selbst multiplizieren, wird auch „potenzieren“ genannt. Wir potenzieren die Zahl 5 mit der Potenz 4.

\(5^4 = 5 \cdot 5 \cdot 5 \cdot 5 = 625\)

Übrigens: Das Ergebnis einer Potenzierung wird auch Potenzwert genannt. Irgendwas hoch Irgendwas ist der Potenzwert.

Gleichungssystem mit zwei Variablen (Unbekannten)

In diesem Artikel erfährt ihr, was Gleichungsysteme mit zwei Variablen (x und y) sind und mit welchen mathematischen Lösungsverfahren ihr sie lösen könnt!

Die Grundlage dieses Themas ist ein Gleichungsystem mit zwei oder mehreren Gleichungen und mit zwei unterschiedlichen Variablen. Meist werden die Variablen x und y dafür verwendet.

Die wichtigste Gleichung, die ihr euch merken müsst, ist folgende Gleichung:

\( a \cdot x + b \cdot y = c \)

Wie Ihr vielleicht erkennen könnt, besteht die Gleichung aus der Summe von zwei Produkten. Die Buchstaben a und b stellen zwei Konstanten dar und x und y die zwei Variablen/ Unbekannten.

Zum Lösen eines Gleichungssystems mit zwei Variablen braucht man mindestens zwei Gleichungen. I und II bezeichnen jeweils die erste (I) bzw. die zweite (II) Gleichung.

\(I: a_1 \cdot x_1 + b_1 \cdot y_1 = c_1 \\
II: a_2 \cdot x_2 + b_2 \cdot y_2 = c_2 \)

Das Ziel ist es, zwei unbekannte Variablen x und y oder a und b zu bestimmen (= herausfinden). Man nennt dies auch das „Lösen des Gleichungssystems„.

Die Lösung eines Gleichungssystems erfolgt unter anderem mit Hilfe der folgenden mathematischen Lösungsverfahren:

  • Gleichsetzungsverfahren
  • Einsetzungsverfahren
  • Eliminationsverfahren
  • Graphisches/ Geometrisches Lösungsverfahren

Mit dem graphischen/ geometrischen Lösungsverfahren kann man die Lösung des Gleichungssystems sehr gut veranschaulichen.

\(I: 5 \cdot x_1 + 25 \cdot y_1 = 20 \\
II: 8 \cdot x_2 + 4 \cdot y_2 = 16 \)

Geometrisch gesehen stellen die zwei Gleichungen nämlich zwei Geraden geraden dar, die entweder einen Schnittpunkt, keinen Schnittpunkt oder endlos viele Schnittpunkte (wenn sie parallel liegen) besitzen.

Graphisches lösen von Gleichungssystemen
Schnittpunkt von zwei Geraden in einem Gleichungssystem
mit den zwei Variablen x und y
(die Grafik wurde mit Hilfe von Geogebra erstellt)
Graphisches lösen von Gleichungssystemen
Schnittpunkt von zwei Geraden in einem Gleichungssystem
mit den zwei Variablen x und y
(die Grafik wurde mit Hilfe von Geogebra erstellt)