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ich kommen absolut nicht zurecht mit folgender Aufgabe in einer Klausur 12. Klasse. Und zwar sollten wir folgende Funktion geometrisch deuten:

f(2-x)-2/3=-(f(2+x)-2/3)

Zunächst verstehe ich nicht, wie man zu der rechten Seite der Gleichung kommt. Ist das überhaupt eine Gleichung, also beide Seiten gleich und warum?

Zweite Frage, ist das eine Verschiebung? Wohin würde z.B. die Funktion f(x)=x²+1 verschoben?

Grüße Tino

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Hallo Tino,

ich habe den Zusammenhang mal in ein Koordinatensystem eingezeichnet. Deine Gleichung lautet (etwas umgestellt):

$$f(2-x)- \frac{2}{3} = -f(2+x) + \frac23$$

Bild Mathematik

In der Skizze siehst Du zwei grüne Punkte, die jeweils das Koordinatenpaar \((2-x\space| \space f(2-x))\) und \((2+x\space| \space f(2+x))\) darstellen. Die Funktionswerte liegen genau so weit auseinander, dass die obige Gleichung erfüllt ist. Die Koordinate des X-Wertes habe ich frei gewählt.

Interessant ist der X-Wert bei dem \(2-x=2+x\) ist. Denn in diesem Fall ist \(f(2-x)=f(2+x)\). Aus

$$2-x=2+x \quad \Rightarrow 2-2=2x \quad \Rightarrow x=0$$

Für \(x=0\) gilt dann

$$f(2)- \frac{2}{3} = -f(2) + \frac23 \quad \Rightarrow f(2)=\frac23$$

Damit liegt schon mal ein Punkt der gesuchten Funktion fest.


Man kann aber auch anders an die Sache ran gehen. Dazu überlegt man sich vier Dinge:

1. was passiert, wenn man aus \(f(x)\) in \(f(-x)\) überführt? Spiegelung an der Y-Achse.

2. was passiert, wenn man aus \(f(x)\) ein \(-f(x)\) macht? Spiegelung an der X-Achse.

3. was passiert, wenn man aus \(f(x)\) ein \(f(x+a)\) macht? Verschiebung um \(a\) in negative X-Richtung.

4 was passiert bei \(f(x)\) wird zu \(f(x)+b\)? Verschiebung um \(b\) in positive Y-Richtung

dazu schau Dir folgende Skizze an

Bild Mathematik  

Angenommen, die grüne Gerade ist \(f(x)\). Dann verschiebe ich sie um -2 in X-Richtung \(\rightarrow f(x+2)\), spiegele sie an der Y-Achse \(\rightarrow f(-x+2)\) und um \(\frac23\) nach unten \(\rightarrow f(2-x)-\frac23\). Das Ergebnis ist die rote Gerade. (Edit: Bild und Absatz korrigiert)

Anschließend behandele ich die rechte Seite der Gleichung in der gleichen Weise geometrisch.

Bild Mathematik
 

Verschieben um -2, Spiegeln an X und Anheben um 2/3 \(\rightarrow -f(x+2)+\frac23\). Das macht aus der grünen Geraden \(f(x)\) die rote. Nun muss aber natürlich \(f(x)=f(x)\) sein (das sind die grünen) und die roten müssen lt. der obigen Vorgabe gleich sein.

... hast Du 'ne Idee wie man weiter machen kann? Sonst frage nach!

Gruß Werner

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ich habe das mittlere Bild korrigiert. Die Verschiebung der Funktion muss dort auch in negative X-Richtung geschehen.

Kann man das Ganze nicht kürzer sagen, nämlich dass die Funktion g, die (genauer: deren Graph) aus f durch Verschiebung um 2 nach links und 2/3 nach unten entsteht (also  g(x) = f(x+2) - 2/3) symmetrisch zum 0-Punkt ist und f selber daher eine Punktsymmetrie zu S = (2 | 2/3) aufweist ?

Es ist immerhin (nur) eine Klausuraufgabe.

Das kann man genau so knackig sagen, wie Du vorgeschlagen hast! Aber da muss man erst mal drauf kommen. Obige Antwort ist eine Sammlung von Gedanken, die mir zu der Frage eingefallen sind.

Vielen Dank Herr Werner Salomon und auch dem Kommentator! Das hat mir sehr geholfen, ich muss mir das allerdings nochmal in Ruhe anschauen. Gruß Tino

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Vermutlich ist folgendes gemeint:

Sei f eine Funktion, für die

f(2-x)-2/3=-(f(2+x)-2/3)

gilt. Die Gleichung schränkt die Menge der möglichen Funktionen f auf solche Funktionen ein, die eine bestimmte Symmetrieeigenschaft aufweisen. Eigentlich eher Stoff des ersten Jahres der Sek.II.

Avatar von 27 k

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