Mathematik · Klasse 9 · aktualisiert
Scheitelpunktform: Parabeln ablesen und umformen
Die Scheitelpunktform zeigt den Scheitel einer Parabel auf einen Blick. Du lernst, a, d und e zu deuten und zwischen den Formen umzuformen.
0 von 10 Aufgaben gelöst
Kurz gesagt
Die Scheitelpunktform einer quadratischen Funktion lautet f(x)=a(x-d)^2+e mit a\ne0. Aus ihr liest du den Scheitelpunkt S(d\mid e) direkt ab, etwa S(3\mid 1) bei f(x)=2(x-3)^2+1. Das Vorzeichen von a zeigt, ob die Parabel nach oben oder nach unten geöffnet ist.
Die Scheitelpunktform zeigt dir sofort, wo der höchste oder tiefste Punkt einer Parabel liegt. In der Schreibweise f(x)=a(x-d)^2+e ist der Scheitelpunkt S(d\mid e). Du lernst, die drei Parameter zu deuten, die Vorzeichenfalle zu vermeiden und zwischen Scheitelpunktform und allgemeiner Form umzuwandeln.
Deine Lernziele
Hake ab, was du schon kannst. Löst du alle Aufgaben eines Abschnitts, hakt Mela das Ziel für dich ab.
4 Abschnitte
Eine quadratische Funktion in Scheitelpunktform lautet f(x)=a(x-d)^2+e. Dabei muss a\ne 0 gelten, sonst wäre die Funktion nicht quadratisch. Der Ausdruck (x-d)^2 wird bei x=d null. Dann bleibt nur f(d)=e. Deshalb liegt der Scheitel bei S(d\mid e), und die Symmetrieachse ist die senkrechte Gerade x=d.
Definition
Scheitelpunkt
Der Scheitelpunkt ist der tiefste Punkt einer nach oben geöffneten oder der höchste Punkt einer nach unten geöffneten Parabel. In f(x)=a(x-d)^2+e hat er die Koordinaten S(d\mid e).
Beispiel: f(x)=2(x-3)^2+1
- 1Die Klammer wird für x=3 null.
- 2f(3)=2\cdot0^2+1=1
- 3Scheitelpunkt S(3\mid1), Symmetrieachse x=3
Merke: In der Klammer liest du mit umgekehrtem Vorzeichen ab: (x-3)^2 gehört zu x_S=3, aber (x+3)^2=(x-(-3))^2 gehört zu x_S=-3.
Teste dich
In f(x)=a(x-d)^2+e haben die drei Parameter verschiedene Aufgaben. a bestimmt Öffnungsrichtung und Öffnungsgrad: Für a>0 öffnet sich die Parabel nach oben, für a<0 nach unten. Ein Betrag |a|>1 macht sie steiler und schmaler, ein Betrag zwischen 0 und 1 flacher und breiter. d verschiebt den Scheitel waagerecht, die Symmetrieachse lautet x=d. e verschiebt den Scheitel senkrecht, es gilt y_S=e. Kennst du nur den Scheitelpunkt, ist die Parabel noch nicht festgelegt: Zu S(2\mid-1) gehören alle Funktionen f(x)=a(x-2)^2-1 mit a\ne0. Erst eine weitere Angabe wie „Normalparabel“ oder ein weiterer Punkt bestimmt a.
Beispiel: f(x)=-2(x-1)^2+4
- 1Scheitelpunkt: S(1\mid4)
- 2Symmetrieachse: x=1
- 3Öffnung nach unten, weil a=-2<0
- 4Der Scheitel ist ein Maximum, die Parabel ist schmaler als die Normalparabel.
Teste dich
Die allgemeine Form f(x)=ax^2+bx+c zeigt den Scheitel nicht. Um ihn sichtbar zu machen, formst du den Term in ein binomisches Quadrat um. Dieses Verfahren heißt quadratische Ergänzung: 1. Klammere a aus den Termen mit x^2 und x aus. 2. Halbiere den Koeffizienten vor x in der Klammer und quadriere das Ergebnis. 3. Addiere und subtrahiere diesen Wert in derselben Klammer. 4. Fasse die ersten drei Klammerterme als binomisches Quadrat zusammen. 5. Vereinfache den Rest.
Beispiel: f(x)=3x^2+6x+7 umformen
- 13 ausklammern: f(x)=3(x^2+2x)+7
- 2Hälfte von 2 ist 1, 1^2=1: f(x)=3(x^2+2x+1-1)+7
- 3Binom bilden: f(x)=3((x+1)^2-1)+7
- 4f(x)=3(x+1)^2-3+7=3(x+1)^2+4
- 5Scheitelpunkt S(-1\mid4)
Merke: Quadratische Ergänzung bedeutet nicht, nur etwas hinzuzufügen. Du addierst und subtrahierst denselben Wert, damit die Funktion unverändert bleibt.
Teste dich
Für die Gegenrichtung brauchst du keine quadratische Ergänzung. Du löst das binomische Quadrat auf, multiplizierst mit a und fasst gleichartige Terme zusammen. Jede Form hebt etwas anderes hervor: In der Scheitelpunktform erkennst du Scheitel, Symmetrieachse und Öffnung. In der allgemeinen Form ax^2+bx+c siehst du den y-Achsenabschnitt (0\mid c) direkt. In der faktorisierten Form a(x-x_1)(x-x_2) stehen vorhandene Nullstellen x_1 und x_2 direkt da.
Beispiel: f(x)=4(x-3)^2+4 ausmultiplizieren
- 1Binomische Formel: (x-3)^2=x^2-6x+9
- 2f(x)=4(x^2-6x+9)+4
- 3f(x)=4x^2-24x+36+4
- 4f(x)=4x^2-24x+40
Merke: Zur Kontrolle setzt du denselben x-Wert in beide Formen ein. Sie müssen denselben Funktionswert liefern.
Teste dich
Alles auf einen Blick
Scheitelpunktform
Scheitel
in a(x-d)^2+e ist S(d\mid e)
Symmetrieachse
die senkrechte Gerade x=d
Faktor a
Vorzeichen gibt die Öffnung, Betrag die Breite
Hinweg
allgemeine Form durch quadratische Ergänzung umformen
Rückweg
binomische Formel und Ausmultiplizieren
Eindeutigkeit
der Scheitel allein legt a nicht fest
Musteraufgabe · Schritt für Schritt
Parabel mit Scheitel S(2\mid-1) durch P(4\mid7)
- 1Ansatz: f(x)=a(x-2)^2-1
- 2P einsetzen: 7=a\cdot(4-2)^2-1
- 37=4a-1, also 8=4a und a=2
- 4Scheitelpunktform: f(x)=2(x-2)^2-1
- 5Allgemeine Form: f(x)=2(x^2-4x+4)-1=2x^2-8x+7
- 6Probe: f(4)=2\cdot16-32+7=7
Fehler finden
Scheitel von f(x)=0{,}5(x+4)^2-6 In einer Zeile steckt ein Fehler. Tippe sie an.
Fehler in Zeile 2x+4=x-(-4), also ist d=-4. Richtig ist S(-4\mid-6) mit der Symmetrieachse x=-4.
Lückentext
Wähl in jeder Lücke das passende Wort und prüf dann deine Antworten.
Für 3x^2+6x+7 klammerst du zuerst aus den x-Termen aus. In x^2+2x ergänzt du den Wert , weil 1^2=1 das Quadrat der Hälfte von 2 ist. Die fertige Scheitelpunktform 3(x+1)^2+4 zeigt den Scheitel .
Karteikasten
Erst selbst überlegen, dann umdrehen.
Übung mit Feedback