Quadratische Funktionen

Quadratic Functions

Mathematik Klasse 9 23 Aufgaben
FunktionenQuadratischParabelKerncurriculum

Der Graph jeder quadratischen Funktion ist eine Parabel, und derselbe Term lässt sich in drei Formen schreiben, die je eine Frage sofort beantworten: die Scheitelform a(x − d)² + e zeigt den Scheitel S(d|e), die Nullstellenform die Nullstellen, die allgemeine Form ax² + bx + c den y-Abschnitt. Über quadratische Ergänzung führt man sie ineinander über und bestimmt so den Scheitel. Die Parameter a, d, e wirken sichtbar auf den Graphen — a öffnet und streckt, d und e verschieben. Der bewusste Formwechsel je nach Frage ist das Gegenmittel gegen das Verwechseln von Funktion und Gleichung (Zaslavsky 1997).

Leicht
Multiple Choice #1 10s ▶ Testen

Wie heißt der Graph einer quadratischen Funktion?

  • ○ Gerade
  • ○ Hyperbel
  • ● Parabel
  • ○ Kreis
Der Graph einer quadratischen Funktion f(x) = ax² + bx + c ist eine Parabel.
Lückentext #2 15s ▶ Testen

Die Scheitelpunktform einer quadratischen Funktion lautet f(x) = a·(x − ___)² + yₛ.

✓ Antwort: xₛ
In der Scheitelpunktform f(x) = a·(x − xₛ)² + yₛ ist S(xₛ|yₛ) der Scheitelpunkt der Parabel.
Multiple Choice #3 15s ▶ Testen

Die Funktion f(x) = 2(x − 3)² + 1 hat den Scheitelpunkt bei:

  • ● S(3|1)
  • ○ S(−3|1)
  • ○ S(3|−1)
  • ○ S(−3|−1)
Aus f(x) = 2(x − 3)² + 1 liest man ab: xₛ = 3, yₛ = 1. Also S(3|1).
Multiple Choice #4 20s ▶ Testen

Was bewirkt der Parameter a in f(x) = a·x²?

  • ○ Er verschiebt die Parabel nach links/rechts
  • ● Er streckt/staucht die Parabel und bestimmt die Öffnungsrichtung
  • ○ Er verschiebt die Parabel nach oben/unten
  • ○ Er ändert die Symmetrieachse
a > 0: Parabel nach oben geöffnet; a < 0: nach unten. |a| > 1: schmaler; |a| < 1: breiter als die Normalparabel.
Multiple Choice #5 15s ▶ Testen

Welche Darstellungsform eignet sich am besten, um die Nullstellen direkt abzulesen?

  • ○ Allgemeine Form ax² + bx + c
  • ○ Scheitelpunktform a(x − xₛ)² + yₛ
  • ● Nullstellenform a(x − x₁)(x − x₂)
  • ○ Keine der genannten
In der Nullstellenform sieht man die Nullstellen x₁ und x₂ direkt am Term.
Wahr / Falsch #6 15s ▶ Testen

Eine Parabel mit a > 0 hat immer einen kleinsten Funktionswert.

✓ Wahr
Richtig. Für a > 0 ist die Parabel nach oben geöffnet, der Scheitelpunkt ist das Minimum.
Zahleneingabe #7 15s ▶ Testen

Berechne den y-Achsenabschnitt von f(x) = 2x² − 3x + 5.

✓ Antwort: 5
f(0) = 2·0 − 3·0 + 5 = 5. Der y-Achsenabschnitt ist der Wert c in ax² + bx + c.
Wahr / Falsch #8 10s ▶ Testen

Die Parabel f(x) = −2x² + 8x − 3 ist nach oben geöffnet.

✓ Falsch
Falsch. Da a = −2 < 0, ist die Parabel nach unten geöffnet.
Multiple Choice #9 15s ▶ Testen

Die Normalparabel y = x² wird um 3 Einheiten nach oben verschoben. Wie lautet die neue Funktionsgleichung?

  • ● y = x² + 3
  • ○ y = (x + 3)²
  • ○ y = 3x²
  • ○ y = (x − 3)²
Eine Verschiebung nach oben um q Einheiten ergibt y = x² + q. Hier q = 3.
Multiple Choice #10 15s ▶ Testen

Die Normalparabel y = x² wird um 2 Einheiten nach rechts verschoben. Wie lautet die neue Funktionsgleichung?

  • ○ y = x² + 2
  • ○ y = (x + 2)²
  • ● y = (x − 2)²
  • ○ y = 2x²
Eine Verschiebung nach rechts um d Einheiten ergibt y = (x − d)². Hier d = 2.
Zahleneingabe #11 15s ▶ Testen

Bestimme die Nullstellen von f(x) = x² − 9. Berechne die positive Nullstelle.

✓ Antwort: 3
x² − 9 = 0 → x² = 9 → x = ±3. Die positive Nullstelle ist 3.
Mittel
Multiple Choice #1 40s ▶ Testen

Bestimme den Scheitelpunkt von f(x) = x² − 6x + 5 durch quadratische Ergänzung.

  • ● S(3|−4)
  • ○ S(−3|−4)
  • ○ S(3|4)
  • ○ S(−3|4)
x² − 6x + 5 = (x² − 6x + 9) − 9 + 5 = (x − 3)² − 4. Also S(3|−4).
Zahleneingabe #2 35s ▶ Testen

Bestimme den y-Wert des Scheitelpunkts von f(x) = x² + 4x + 7.

✓ Antwort: 3
x² + 4x + 7 = (x + 2)² − 4 + 7 = (x + 2)² + 3. Der Scheitel liegt bei y = 3.
Zahleneingabe #3 25s ▶ Testen

Wie viele Nullstellen hat f(x) = x² − 4x + 4?

✓ Antwort: 1
x² − 4x + 4 = (x − 2)² = 0 hat genau eine Lösung: x = 2 (doppelte Nullstelle).
Lückentext #4 30s ▶ Testen

Die Funktion f(x) = −(x + 1)² + 9 hat Nullstellen bei x₁ = ___ und x₂ = 2.

✓ Antwort: -4
−(x + 1)² + 9 = 0 → (x + 1)² = 9 → x + 1 = ±3 → x = 2 oder x = −4.
Multiple Choice #5 25s ▶ Testen

Die Funktion f(x) = 3(x − 2)(x + 4) hat ihren Scheitelpunkt bei x = ?

  • ○ x = 1
  • ● x = −1
  • ○ x = 3
  • ○ x = −3
Die Symmetrieachse liegt mittig zwischen den Nullstellen: xₛ = (2 + (−4))/2 = −2/2 = −1.
Multiple Choice #6 25s ▶ Testen

Welches Intervall beschreibt die Wertemenge von f(x) = (x − 1)² − 4?

  • ● [−4; +∞)
  • ○ (−∞; −4]
  • ○ [1; +∞)
  • ○ (−∞; +∞)
Der Scheitel liegt bei yₛ = −4, die Parabel ist nach oben geöffnet (a = 1 > 0). Also W = [−4; +∞).
Zahleneingabe #7 25s ▶ Testen

Die Parabel y = x² + px + 8 hat ihren Scheitel bei x = 2. Was ist p?

✓ Antwort: -4
Die Symmetrieachse liegt bei x = −p/2. Also −p/2 = 2 → p = −4.
Zahleneingabe #8 30s ▶ Testen

Ein Ball wird senkrecht nach oben geworfen. Seine Höhe ist h(t) = −5t² + 20t (in Metern). Wann erreicht er die maximale Höhe (in Sekunden)?

✓ Antwort: 2
h(t) = −5t² + 20t = −5(t² − 4t) = −5(t − 2)² + 20. Maximum bei t = 2 s.
Zahleneingabe #9 15s ▶ Testen

Wie hoch fliegt der Ball aus der vorigen Aufgabe maximal (in Metern)?

✓ Antwort: 20
h(2) = −5·4 + 20·2 = −20 + 40 = 20 m.
Multiple Choice #10 30s ▶ Testen

Die Parabel y = −x² + 4x − 3 schneidet die x-Achse bei:

  • ● x = 1 und x = 3
  • ○ x = −1 und x = 3
  • ○ x = 1 und x = −3
  • ○ Sie hat keine Nullstellen
−x² + 4x − 3 = 0 → x² − 4x + 3 = 0 → (x − 1)(x − 3) = 0. Nullstellen bei x = 1 und x = 3.
Zahleneingabe #11 25s ▶ Testen

Bestimme den Scheitelpunkt von f(x) = 2x² − 12x + 14. Was ist die x-Koordinate des Scheitels?

✓ Antwort: 3
xₛ = −b/(2a) = 12/4 = 3. Oder: 2(x² − 6x) + 14 = 2(x − 3)² − 18 + 14 = 2(x − 3)² − 4.
Schwer
Zahleneingabe #1 25s ▶ Testen

Für welchen Wert von e hat f(x) = (x + 2)² + e genau eine Nullstelle?

✓ Antwort: 0
(x + 2)² + e = 0 hat genau eine Lösung, wenn e = 0: dann (x + 2)² = 0, also x = −2.