Aufgabe:
Welche Funktionsvorschrift liegt dem abgebildeten Graphen zugrunde?
Antwortmöglichkeiten:
a) $f_1(x)=-e^{x}\quad(x\in\mathbb{R})$
b) $f_2(x)=\frac{1}{2}x^3-2x^2-x+4\quad(x\in\mathbb{R})$
c) $f_3(x)=\frac{1}{x+4}\quad(x\in\mathbb{R}\backslash\{-4\})$
d) $f_4(x)=-\sqrt{x^2+4x}\quad(x\in\mathbb{R}_+)$
Hinweise zur Aufgabe:
Führen Sie sich den üblichen Verlauf der angegebenen Funktionstypen
a) Exponentialfunktion
b) Polynomfunktion
c) gebrochen-rationale Funktion (Hyperbel)
d) Wurzelfunktion
vor Augen und ordnen Sie so den Graphen der Funktionsvorschrift zu. Beachten Sie bspw. auch den $y$-Achsenabschnitt der abgebildeten Funktion.
Lösung: b)
Ausführliche Lösung:
Bei dem abgebildeten Funktionsgraphen handelt es sich um eine Polynomfunktion dritten Grades, da sie den für Polynome dritten Grades typischen $S$-förmigen Verlauf besitzt. Zudem weist der Graph seinen $y$-Achsenabschnitt bei $y = 4$ auf – auch dies ist konsistent mit $f_2(0) = 4$.
Hinweise zur Lösung:
Die Funktionsverläufe aller angegebenen Funktionen sehen wie folgt aus:
$f_1(x)$: Exponentialfunktionen verlaufen typischerweise streng monoton steigend und streng konvex. Da die in a) angegebene Exponentialfunktion ein negatives Vorzeichen besitzt, kehren sich die Eigenschaften in ihr Gegenteil, weshalb $f_1(x)$ streng monoton fallend und streng konkav verläuft (das negative Vorzeichen bewirkt eine Spiegelung über die $x$-Achse).
$f_3(x)$: Gebrochen-rationale Funktionen vom Typ $f(x)=\frac{ a }{ x+b }+c$ sind Hyperbeln und besitzen typischerweise an der Stelle ihrer Definitionslücke (hier: $x = -4$) eine vertikale Asymptote (gestrichelte Linie). Bei dieser Definitionslücke handelt es sich genauer um eine sog. Polstelle, da der Funktionsgraph in der Nähe von $x = -4$ jeweils divergiert, d.h. gegen $\pm\infty$ läuft.
$f_4(x)$: Typischerweise verlaufen Wurzelfunktionen streng monoton steigend und streng konkav. Da die in d) angegebene Wurzelfunktion ein negatives Vorzeichen besitzt, kehren sich die Eigenschaften in ihr Gegenteil, weshalb $f_4(x)$ streng monoton fallend und streng konvex verläuft.