Definitions- und Wertemenge

Domain and range

Mathematik Klasse 8 17 Aufgaben
FunktionenDefinitions- und Wertemenge

Die Definitionsmenge D enthĂ€lt alle erlaubten x-Werte – meist gibt sie der Sachzusammenhang vor –, die Wertemenge W alle y-Werte, die wirklich vorkommen. Die Station liest D und W am Graphen als Schatten auf den Achsen ab und zeigt, dass dieselbe Rechenvorschrift mit D = ℕ₀ einzelne Punkte, mit D = ℝ₀âș eine Linie liefert. Sie rĂ€umt die Annahme aus, W sei automatisch „alle Zahlen“, und das Vertauschen von D und W (BĂŒchter & Henn 2010). Bereitet die maximale Definitionsmenge bei Bruchtermen und den Wertebereich in der Analysis vor.

Nicht jeder Wert darf fĂŒr x eingesetzt werden. Die Definitionsmenge D enthĂ€lt alle erlaubten x-Werte; meist bestimmt sie der Sachzusammenhang. Eine Mietdauer ist nie negativ, also . Brötchen zĂ€hlt man ganz, also . Steht nichts dabei, nimmt man die grĂ¶ĂŸte Menge, fĂŒr die der Term einen Wert liefert – bei ist das . Auch Höchstgrenzen zĂ€hlen zum Sachzusammenhang: In einen Bus mit 50 SitzplĂ€tzen steigen 0 bis 50 FahrgĂ€ste, also .

Die Wertemenge W enthĂ€lt alle y-Werte, die wirklich vorkommen. FĂŒr mit ist , denn ein Quadrat ist nie negativ. W ist also nicht einfach „alle Zahlen“.

Verschiebe das Ende b von D. Wie verÀndert sich die Wertemenge W auf der y-Achse?

Am Graphen liest man beide ab: D steht auf der x-Achse, W auf der y-Achse – jeweils der „Schatten“ des Graphen. Die Definitionsmenge bestimmt sogar die Gestalt des Graphen: FĂŒr sind es einzelne Punkte, fĂŒr eine durchgezogene Linie. Dieselbe Rechenvorschrift mit anderem D ist eine andere Funktion.

Zwei Graphen von y = 2x: links einzelne Punkte fĂŒr D = ℕ₀ (0 bis 5), rechts eine durchgezogene Linie fĂŒr D = ℝ₀âșD = ℕ₀: Punktexy0123450246810D = ℝ₀âș: Liniexy0123450246810
Zweimal y = 2x: links nur die ganzen Zahlen 0 bis 5, rechts alle Zahlen dazwischen.
Leicht
Multiple Choice #1 20s ▶ Testen

Eine Tankstelle berechnet den Preis y fĂŒr x Liter Benzin; getankt werden kann auch 32,45 Liter. Welche Definitionsmenge passt?

  • ● D = ℝ₀âș
  • ○ D = ℝ
  • ○ D = ℕ
Die Literzahl kann jeden Wert ab 0 annehmen: D = ℝ₀âș. Negative Literzahlen gibt es nicht (nicht ℝ), und da auch 32,45 Liter möglich sind, reichen die ganzen Zahlen nicht (nicht ℕ).
Wahr / Falsch #2 15s ▶ Testen

ZĂ€hlt man die Anzahl x verkaufter Eintrittskarten, so ist D = ℕ₀ eine passende Definitionsmenge.

✓ Wahr
Eintrittskarten verkauft man ganz: 0, 1, 2, 
 Das ist genau ℕ₀. Mit ℝ₀âș dĂŒrfte man auch 2,7 Karten einsetzen.
Multiple Choice #3 20s ▶ Testen

FĂŒr f(x) = xÂČ + 1 mit D = ℝ: Welche Wertemenge ist richtig?

  • ● W = {y | y ≄ 1}
  • ○ W = ℝ
  • ○ W = ℝ₀âș
Ein Quadrat ist nie negativ, also ist xÂČ + 1 nie kleiner als 1, und jeder Wert ab 1 kommt vor: W = {y | y ≄ 1}. W ist nicht automatisch ganz ℝ, und ℝ₀âș wĂŒrde auch Werte unter 1 enthalten.
Wahr / Falsch #4 15s ▶ Testen

FĂŒr f(x) = 2x + 1 mit D = ℝ gehört die Zahl 100 zur Wertemenge.

✓ Wahr
Es gibt ein x mit 2x + 1 = 100, nÀmlich x = 49,5, und 49,5 gehört zu D. Also kommt 100 als Funktionswert vor.
Multiple Choice #5 20s ▶ Testen

Der Graph gehört zu einer Funktion mit D = {x | −2 ≀ x ≀ 2}. Welche Wertemenge liest man ab?

  • ● W = {y | 0 ≀ y ≀ 4}
  • ○ W = {y | −2 ≀ y ≀ 2}
  • ○ W = {y | 0 ≀ y ≀ 2}
Der Graph liegt zwischen der Höhe 0 (bei x = 0) und der Höhe 4 (bei x = ±2): W = {y | 0 ≀ y ≀ 4}. Die Grenzen −2 und 2 gehören zu D, nicht zu W.
Wahr / Falsch #6 15s ▶ Testen

FĂŒr den abgebildeten Graphen ist D = {x | 0 ≀ x ≀ 3} und W = {y | 0 ≀ y ≀ 3}.

✓ Falsch
D stimmt, aber der Graph reicht in der Höhe von 1 (bei x = 0) bis 4 (bei x = 3): W = {y | 1 ≀ y ≀ 4}. Die Zahlen von D dĂŒrfen nicht fĂŒr W ĂŒbernommen werden.
Multiple Choice #7 20s ▶ Testen

FĂŒr welche Definitionsmenge wurde der Graph gezeichnet?

  • ● D = {1, 2, 3, 4, 5}
  • ○ D = ℝ
  • ○ D = ℝ₀âș
Es sind nur fĂŒnf einzelne Punkte, also nur die x-Werte 1 bis 5. Bei D = ℝ oder D = ℝ₀âș wĂŒrde eine durchgezogene Linie entstehen.
Wahr / Falsch #8 15s ▶ Testen

Der Graph gehört zu einer Funktion mit D = ℕ₀.

✓ Falsch
Bei D = ℕ₀ gĂ€be es nur einzelne Punkte an den Stellen 0, 1, 2, 
 Die durchgezogene Linie gehört zu einer Definitionsmenge wie ℝ₀âș.
Mittel
Zahleneingabe #1 30s ▶ Testen

Ein Aufzug fĂ€hrt zu den Stockwerken 0 bis 12. Die Funktion Stockwerk x → Höhe hat die Definitionsmenge D = {0, 1, 2, 
, 12}. Wie viele Elemente hat D?

✓ Antwort: 13
Von 0 bis 12 sind es 13 Zahlen, weil die 0 mitzÀhlt: 12 + 1 = 13.
Zahleneingabe #2 30s ▶ Testen

FĂŒr f(x) = xÂČ mit D = {−2, −1, 0, 1, 2} hat die Wertemenge W wie viele Elemente?

✓ Antwort: 3
Die Funktionswerte sind 4, 1, 0, 1, 4. Als Menge zÀhlt jeder Wert einmal: W = {0, 1, 4}, also 3 Elemente.
Zahleneingabe #3 30s ▶ Testen

Der abgebildete Graph gehört zu einer Funktion mit D = {x | −2 ≀ x ≀ 2}. Welches ist der grĂ¶ĂŸte Wert in der Wertemenge W?

✓ Antwort: 2
Der höchste Punkt des Graphen liegt bei x = 0 in der Höhe 2. Der grĂ¶ĂŸte Wert von W ist also 2 (nicht der Rand von D).
Zahleneingabe #4 30s ▶ Testen

Die Funktion x → 0,45x gibt den Preis in Euro fĂŒr x Brötchen an, D = {0, 1, 2, 
}. Wie viele Punkte hat ihr Graph im Bereich 0 ≀ x ≀ 6?

✓ Antwort: 7
Es gibt nur die ganzen Zahlen 0, 1, 2, 3, 4, 5, 6 als x-Werte: 7 Punkte, keine Linie.
Schwer
Zahleneingabe #1 30s ▶ Testen

Ein Kanister fasst 20 Liter. FĂŒr die FĂŒllmenge x gilt D = {x | 0 ≀ x ≀ 20}. Wie viele der Zahlen −2, 0, 15 und 25 dĂŒrfen als x eingesetzt werden?

✓ Antwort: 2
Erlaubt sind nur Werte von 0 bis 20: 0 und 15. Negative FĂŒllmengen (−2) und Mengen ĂŒber 20 (25) gehören nicht zu D.
Zahleneingabe #2 30s ▶ Testen

FĂŒr f(x) = 3x mit D = {1, 2, 3, 4} gilt W = {3, 6, 9, 12}. Wie viele der Zahlen 6, 7, 9 und 10 gehören zu W?

✓ Antwort: 2
Zu W gehören nur 3, 6, 9 und 12. Von den vier Zahlen sind das 6 und 9, also zwei.
Zahleneingabe #3 30s ▶ Testen

Der abgebildete Graph beginnt beim kleinsten und endet beim grĂ¶ĂŸten Wert von D. Wie lang ist der Abschnitt von D auf der x-Achse (in Einheiten)?

✓ Antwort: 8
D reicht von x = −3 bis x = 5: LĂ€nge 5 − (−3) = 8.
Zahleneingabe #4 30s ▶ Testen

Ein Kino verlangt 8 € je Ticket: f(x) = 8x mit D = {0, 1, 
, 10}. Wie viele Punkte des Graphen liegen in einer Höhe y zwischen 16 und 40 (einschließlich)?

✓ Antwort: 4
8x muss zwischen 16 und 40 liegen: x = 2, 3, 4 und 5 (Höhen 16, 24, 32, 40). Das sind 4 Punkte.
KI-bewertete Rechnung #5 240s ▶ Testen

Ein Kino mit 120 PlĂ€tzen verkauft Tickets zu 8 €. Die Funktion x → 8x gibt die Einnahmen fĂŒr x Tickets an. Gib eine sinnvolle Definitionsmenge und die Wertemenge an, beschreibe den Graphen und begrĂŒnde, warum man seine Punkte nicht verbinden darf. Schreibe deine Rechnung auf Papier und fotografiere sie.

✓ Antwort: D = {0, 1, 2, 
, 120} (ganze Tickets, höchstens 120 PlĂ€tze). W = {0, 8, 16, 
, 960} (die Vielfachen von 8 bis 8 · 120 = 960). Der Graph besteht aus 121 einzelnen Punkten auf einer Geraden durch den Ursprung. Zwischen zwei Tickets (z. B. 2,5) gehört kein x zu D, deshalb darf man die Punkte nicht zu einer Linie verbinden.
Tickets zĂ€hlt man ganz und es gibt höchstens 120: D = {0, 
, 120}. Daraus folgen die Einnahmen 0, 8, 
, 960 als W – und ein Graph aus einzelnen Punkten.