Die Ursprungsgerade

The line through the origin

Mathematik Klasse 8 17 Aufgaben
FunktionenProportionalitÀtGeraden

Zwei GrĂ¶ĂŸen sind direkt proportional, wenn y : x ĂŒberall gleich ist: y = a · x mit dem ProportionalitĂ€tsfaktor a, dargestellt als Ursprungsgerade. Die Station erkennt ProportionalitĂ€t an Tabelle, Term und Graph und rechnet mit dem Faktor a (Preis je Kilogramm, Dehnung je Gewicht, Strecke je Stunde). Sie rĂ€umt „je mehr, desto mehr“ als Kriterium aus (De Bock et al. 2002) und die Annahme, jede Gerade sei proportional. Bereitet die Steigung, y = m · x + t als Verallgemeinerung und die indirekte ProportionalitĂ€t vor.

Zwei Handytarife: Schiebe den Punkt P von Tarif B nach rechts, also zu mehr Minuten, und beobachte, wie der Preis mitwÀchst. Dann kippe die Gerade mit dem zweiten Regler.

Schiebe P mit dem Regler x und beobachte die beiden Quotienten-Chips. Welcher bleibt gleich, der von Tarif B oder der von Tarif A?

Tarif B hat eine Eigenschaft, die Tarif A fehlt. Er ist der einfachere. 10 Minuten kosten 2,50 €, 20 Minuten 5 €, 30 Minuten 7,50 €: doppelte Zeit, doppelter Preis, dreifache Zeit, dreifacher Preis. Das kennst du als direkte ProportionalitĂ€t. Man erkennt sie am Quotienten: Teilt man jeden Preis durch seine Minuten, kommt immer dasselbe heraus, y : x = 2,5 : 10 = 5 : 20 = 7,5 : 30 = 0,25.

Dieser feste Quotient heißt ProportionalitĂ€tsfaktor a, hier der Preis je Minute. Mit ihm lautet der Term

TrĂ€gt man die Wertepaare als Punkte ein, erst die Minuten nach rechts, dann den Preis nach oben, liegen sie auf einer Geraden durch den Ursprung, der Ursprungsgerade: 0 Minuten kosten 0 €. In der Abbildung ist P ein Punkt dieser Geraden. Schiebe ihn mit dem Regler x von 20 auf 60 Minuten: Der Preis steigt von 5 € auf 15 €, der Chip y : x bleibt bei 0,25. Nur der Regler a Ă€ndert ihn, und mit ihm kippt die Gerade.

Tarif A

Tarif A, die orange gestrichelte Gerade mit dem Punkt Q, passt nicht in dieses Muster. Nach 20 Minuten kostet er 8 €, nach 60 Minuten 12 €: dreifache Zeit, aber nicht dreifacher Preis. Sein Quotient ist einmal 8 : 20 = 0,40 und einmal 12 : 60 = 0,20, und seine Gerade beginnt auf der y-Achse bei 6 €, nicht im Ursprung. Auch Alter und KörpergrĂ¶ĂŸe eines Kindes wachsen gemeinsam, ohne dass ihr Quotient gleich bleibt. Nicht jedes „mehr – mehr“ ist proportional.

Tarif A ist trotzdem eine Gerade, und jede Minute kostet bei ihm gleich viel. Einen festen Faktor a hat er nicht. Wie misst man dann, wie steil er ist?

Leicht
Multiple Choice #1 20s ▶ Testen

Welche Wertepaare (x | y) gehören zu einer direkten ProportionalitÀt?

  • ● (1 | 3), (2 | 6), (4 | 12)
  • ○ (1 | 3), (2 | 5), (4 | 9)
  • ○ (1 | 3), (2 | 6), (4 | 10)
Nur bei (1 | 3), (2 | 6), (4 | 12) ist y : x ĂŒberall 3. Bei (1 | 3), (2 | 5), (4 | 9) wĂ€chst y um 2 je Schritt (y : x = 3; 2,5; 2,25), bei (2 | 6), (4 | 10) kippt der Quotient von 3 auf 2,5.
Wahr / Falsch #2 15s ▶ Testen

Das Alter eines Kindes (6, 12, 18 Jahre) und seine KörpergrĂ¶ĂŸe (120, 150, 170 cm) sind direkt proportional.

✓ Falsch
Der Quotient Ă€ndert sich: 120 : 6 = 20, aber 150 : 12 = 12,5. „Mit dem Alter wĂ€chst die GrĂ¶ĂŸe“ genĂŒgt nicht – bei direkter ProportionalitĂ€t muss y : x gleich bleiben.
Wahr / Falsch #3 15s ▶ Testen

Die Zuordnung in der Tabelle ist direkt proportional.

✓ Wahr
y : x ergibt 3 : 2 = 1,5, 4,5 : 3 = 1,5, 7,5 : 5 = 1,5 und 9 : 6 = 1,5 – ĂŒberall derselbe Quotient, obwohl die x-Werte nicht gleichmĂ€ĂŸig wachsen.
Multiple Choice #4 20s ▶ Testen

Zu x = 3 gehört y = 12 bei einer direkten ProportionalitÀt. Welcher Term passt?

  • ● y = 4x
  • ○ y = x + 9
  • ○ y = x/4
a = y : x = 12 : 3 = 4, also y = 4x. y = x + 9 trifft zwar (3 | 12), ist aber nicht proportional (bei x = 0 wÀre y = 9). y = x/4 dreht den Quotienten um.
Wahr / Falsch #5 15s ▶ Testen

Der Term y = 5x + 2 beschreibt eine direkte ProportionalitÀt.

✓ Falsch
Bei x = 0 ist y = 2, nicht 0. Zu einer direkten ProportionalitĂ€t gehört y = a · x ohne Zusatzglied; mit „+ 2“ verdoppelt sich y nicht mehr, wenn x sich verdoppelt.
Wahr / Falsch #6 15s ▶ Testen

Der Term y = x/3 beschreibt eine direkte ProportionalitÀt.

✓ Wahr
y = x/3 ist y = a · x mit a = 1/3: Der Quotient y : x ist ĂŒberall 1/3. Auch ein Faktor kleiner als 1 oder ein Bruch gehört zur direkten ProportionalitĂ€t.
Multiple Choice #7 20s ▶ Testen

Ein Liter Milch kostet 1,20 €. Welcher Term gibt den Preis y (in €) fĂŒr x Liter an?

  • ● y = 1,2 · x
  • ○ y = x + 1,2
  • ○ y = x : 1,2
Der Preis je Liter ist der Faktor a = 1,2, also y = 1,2 · x. „x + 1,2“ addiert, „x : 1,2“ teilt statt zu multiplizieren.
Multiple Choice #8 20s ▶ Testen

Welche der drei Geraden gehört zu einer direkten ProportionalitÀt?

  • ● Gerade B
  • ○ Gerade A
  • ○ Gerade C
Nur die Ursprungsgerade B (y = 2x) lĂ€uft durch (0 | 0). A trifft die y-Achse bei 1, C bei −2 – beide sind nicht proportional, denn bei x = 0 ist y ≠ 0.
Wahr / Falsch #9 15s ▶ Testen

Der abgebildete Graph gehört zu einer direkten ProportionalitÀt.

✓ Falsch
Die Gerade schneidet die y-Achse bei (0 | 1), nicht im Ursprung. Bei x = 0 wĂ€re y = 1 – das ist bei y = a · x unmöglich.
Multiple Choice #10 20s ▶ Testen

Welcher Punkt liegt auf der abgebildeten Ursprungsgeraden?

  • ● Q(6 | 12)
  • ○ Q(6 | 8)
  • ○ Q(12 | 6)
Die Gerade geht durch (1 | 2) und (2 | 4): y = 2x. Bei x = 6 ist y = 12. Q(6 | 8) addiert statt zu vervielfachen, Q(12 | 6) vertauscht x und y.
Mittel
Zahleneingabe #1 30s ▶ Testen

Bei einer direkten ProportionalitÀt gehört zu x = 4 der Wert y = 10. Welcher y-Wert gehört zu x = 6?

✓ Antwort: 15
y : x = 10 : 4 = 2,5. Also y = 2,5 · 6 = 15.
LĂŒckentext #2 20s ▶ Testen

Die Ursprungsgerade y = a · x geht durch den Punkt (3 | 21). ErgÀnze: y = ___ · x

✓ Antwort: 7
a = y : x = 21 : 3 = 7.
Zahleneingabe #3 30s ▶ Testen

Die abgebildete Ursprungsgerade geht durch P(4 | 6). Wie groß ist der ProportionalitĂ€tsfaktor a?

✓ Antwort: 1.5
a = y : x = 6 : 4 = 1,5. Die Gerade steigt also um 1,5 je Schritt nach rechts.
Schwer
Zahleneingabe #1 30s ▶ Testen

4 Liter Diesel kosten 7,20 €. Wie viel Euro kosten 10 Liter (gleicher Preis je Liter)?

✓ Antwort: 18
Preis je Liter: 7,20 € : 4 = 1,80 €. FĂŒr 10 Liter: 10 · 1,80 € = 18 €.
Zahleneingabe #2 30s ▶ Testen

Eine Feder wird pro 100 g angehÀngtem Gewicht um 2,5 cm lÀnger (direkte ProportionalitÀt). Um wie viele cm dehnt sie sich bei 350 g?

✓ Antwort: 8.75
a = 2,5 cm : 100 g. FĂŒr 350 g: 2,5 · 3,5 = 8,75 cm (350 g sind 3,5 · 100 g).
KI-bewertete Rechnung #3 240s ▶ Testen

Eine Wanderin legt in 2 h 7 km zurĂŒck, in 4 h 14 km und in 5 h 17,5 km. PrĂŒfe rechnerisch, ob die Strecke direkt proportional zur Zeit ist, gib den Term y = a · x an und berechne die Strecke fĂŒr 3,5 h. Schreibe deine Rechnung auf Papier und fotografiere sie.

✓ Antwort: y : x = 7 : 2 = 3,5; 14 : 4 = 3,5; 17,5 : 5 = 3,5 – der Quotient ist ĂŒberall gleich, also direkt proportional mit a = 3,5 km/h. Term: y = 3,5x. FĂŒr x = 3,5: y = 3,5 · 3,5 = 12,25 km.
PrĂŒfen: y : x in jeder Spalte 3,5, also proportional. Term y = 3,5x, fĂŒr 3,5 h: 3,5 · 3,5 = 12,25 km.
Zahleneingabe #4 30s ▶ Testen

Die abgebildete Ursprungsgerade geht durch P(5 | 3). FĂŒr welches x ist y = 12?

✓ Antwort: 20
a = 3 : 5 = 0,6. Aus 12 = 0,6 · x folgt x = 12 : 0,6 = 20.