Monotonie

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Aufgabe 1  Betrachte die folgenden Funktionen im angegebenen Intervall. Die Funktionen sind durch Funktionsterm und Graph gegeben. a) $f:x \rightarrow x^2$ für $x \in R^+$ b) $f:x \rightarrow sin(x)$ im Intervall [0;1] c) $f:x \rightarrow -\frac{1}{9}x^3 + \frac{1}{2}x^2-1$ im Intervall [0;3] Was fällt dir auf? Was haben die drei Funktionsgraphen in den angegebenen Intervallen gemeinsam?

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Alle drei Funktionsgraphen "steigen" in dem angegebenen Intervall an.

Dieser Begriff des Ansteigens eines Funktionsgraphen fassen wir genauer und benennen ihn.

Merke: Eine Funktion $f$ heißt streng monoton zunehmend im Intervall [a;b], wenn für alle $x_1,x_2 \in [a;b]$ gilt: $x_1 < x_2 \Rightarrow f(x_1) < f(x_2)$

Aufgabe 2  Betrachte die folgenden Funktionen in den angegebenen Intervallen Quadratfunktion in den angegebenen Intervallen </center> a) $f:x \rightarrow x^2$ für $x \in R^-$ b) $f:x \rightarrow sin(x)$ im Intervall [2;3] c) $f:x \rightarrow -\frac{1}{9}x^3 + \frac{1}{2}x^2-1$ im Intervall [-3;0] Was stellst du nun fest? Was haben alle drei Graphen in den angegebenen Intervallen gemeinsam?

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Alle drei Funktionsgraphen "fallen" in dem angegebenen Intervall.

Auch diesen Begriff des Fallens eines Funktionsgraphen fassen wir - analog zu oben - genauer und benennen ihn.

Merke: Eine Funktion $f$ heißt streng monoton abnehmend im Intervall [a;b], wenn für alle $x_1,x_2 \in [a;b]$ gilt: $x_1 < x_2 \Rightarrow f(x_1) > f(x_2)$

In diesem Video wird nochmals der Begriff Monotonie erklärt:

Man könnte diese Begriffe monoton zunehmend und monoton abnehmend auch für die Funktionsgraphen übernehmen, hier verwendet man allerdings monoton steigend und monoton fallend.

Merke: Eine Funktionsgraph $G_f$ heißt streng monoton steigend im Intervall [a;b], wenn die Funktion $f$ dort streng monoton zunehmend ist, d.h.für alle $x_1,x_2 \in [a;b]$ gilt: $x_1 < x_2 \Rightarrow f(x_1) < f(x_2)$ Eine Funktionsgraph $G_f$ heißt streng monoton fallend im Intervall [a;b], wenn die Funktion $f$ dort streng monoton abnehmend ist, d.h. für alle $x_1,x_2 \in [a;b]$ gilt: $x_1 < x_2 \Rightarrow f(x_1) > f(x_2)$

Aufgabe 3  Teste dich! Klicke im folgenden Quiz auf die richtigen Zuordnungen!

(streng monoton steigend) (!streng monoton fallend) (!weder noch)

(!streng monoton steigend) (streng monoton fallend) (!weder noch)

(!streng monoton steigend) (!streng monoton fallend) (weder noch)

(!streng monoton steigend) (streng monoton fallend) (!weder noch)

(streng monoton steigend) (!streng monoton fallend) (!weder noch)

(!streng monoton steigend) (!streng monoton fallend) (weder noch)

(streng monoton steigend) (!streng monoton fallend) (!weder noch)

Aufgabe 4  Teste dich! Klicke im folgenden Quiz auf die richtigen Zuordnungen! Du kannst als Hilfe GeoGebra öffnen, dir die Graphen der Funktionen zeichnen lassen und dann die Fragen beantworten.

$f:x \rightarrow x^2$ im Intervall [2;8] (streng monoton zunehmend) (!streng monoton abnehmend) (!weder noch)

$f:x \rightarrow 2sin(x) + 3$ im Intervall [$\pi;\frac{3}{2}\pi$] (!streng monoton zunehmend) (streng monoton abnehmend) (!weder noch)

$f:x \rightarrow 2^x$ im Intervall [-1;4] (streng monoton zunehmend) (!streng monoton abnehmend) (!weder noch)

$f:x \rightarrow log_2(x)$ im Intervall [-1;4] (streng monoton zunehmend) (!streng monoton abnehmend) (!weder noch)

$f:x \rightarrow 4-x^2$ im Intervall [-1;4] (!streng monoton zunehmend) (!streng monoton abnehmend) (weder noch)

$f:x \rightarrow x^2+2x+1$ im Intervall [2;8] (streng monoton zunehmend) (!streng monoton abnehmend) (!weder noch)

$f:x \rightarrow x^n$ mit $n gerade$ im Intervall [-4;-1] (!streng monoton zunehmend) (streng monoton abnehmend) (!weder noch)

$f:x \rightarrow x^n$ mit $n ungerade$ im Intervall [-3;9] (streng monoton zunehmend) (!streng monoton abnehmend) (!weder noch)

Aufgabe 5  Bestimme die Parameterwerte r, für die die Funktion $f: x \rightarrow rx^2 - 2$ so, dass $f$ im Intervall [1;3] monoton zunehmend ist. im Intervall [1;3] monoton abnehmend ist. im Intervall [-2,5;-1] monoton zunehmend ist. im Intervall [-2,5;-1] monoton abnehmend ist. im Intervall [-1;1] monoton zunehmend ist.

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1. r > 0
2. r < 0
3. r < 0
4. r > 0
5. es gibt kein r

Aufgabe 5  Bestimme die Parameterwerte r, für die die Funktion $f: x \rightarrow sin(rx) + 1$ so, dass $f$ im Intervall [$\frac{\pi}{2};\pi$] monoton zunehmend ist. im Intervall [$\frac{\pi}{2};\pi$] monoton abnehmend ist.

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1. $0 \le r \le 0,5$ oder $-1,5 \le x \le -1$
2. $1 \le x \le 1,5$ oder $-0,5 \le x \le 0$

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