Polynom n-ten Grades
Eine Polynom n-ten Grades besteht aus einer Summe von n Potenzen einer Variablen x, und aus Koeffizienten, die Faktoren zu ebendieser Variablen x sind.
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Formeln
Fundamentalsatz der Algebra (komplexe Zahlen)
Der Fundamentalsatz der Algebra besagt, dass jede ganze rationale Funktion y=pn(x) genau n reelle oder komplexe Nullstellen besitzt, wobei k-fache Nullstellen auch k-fach gezählt werden. Fallen mehrere Nullstellen zusammen, so spricht man von der Vielfachheit der Nullstelle bzw. von k-fachen Nullstellen. Sind alle Koeffizienten a des Polynoms reell, so sind die entsprechenden Nullstellen entweder reell und / oder paarweise konjugiert komplex.
\(\eqalign{ & {p_n}\left( x \right) = {a_n}{x^n} + {a_{n - 1}}{x^{n - 1}} + ... + {a_2}{x^2} + {a_1}x + {a_0} = \cr & = {a_n} \cdot \left( {x - {x_1}} \right) \cdot \left( {x - {x_2}} \right) \cdot ... \cdot \left( {x - {x_n}} \right) \cdot {\text{Restglied}} \cr} \)
Es handelt sich dabei um einen reinen Existenzsatz. Explizite Lösungsformeln gibt es etwa für quadratische Gleichungen mit der abc Formel oder der pq Formel. Durch sogenannte Faktorisierung oder Abspaltung von Linearfaktoren (x-xi) wandelt man die Summendarstellung in eine Produktdarstellung um, bei der die Lösungen der Gleichung bzw. die Nullstellen der Funktion sofort ablesbar sind.
Bezeichnungen von einfachen Polynomen:
| Grad | Bezeichnung | allgemeine Schreibweise |
| 0 | konstant | \({a_0}\) |
| 1 | linear | \({a_1} \cdot z + {a_0}\) |
| 2 | quadratisch | \({a_2} \cdot {z^2} + {a_1} \cdot z + {a_0}\) |
| 3 | kubisch | \({a_3} \cdot {z^3} + {a_2} \cdot {z^2} + {a_1} \cdot z + {a_0}\) |
| 4 | quartisch | \({a_4} \cdot {z^4} + {a_3} \cdot {z^3} + {a_2} \cdot {z^2} + {a_1} \cdot z + {a_0}\) |
| 5 | quintisch | \({a_5} \cdot {z^5} + {a_4} \cdot {z^4} + {a_3} \cdot {z^3} + {a_2} \cdot {z^2} + {a_1} \cdot z + {a_0}\) |
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Aufgaben
Aufgabe 1165
AHS - 1_165 & Lehrstoff: AN 3.3
Quelle: Aufgabenpool für die SRP in Mathematik (12.2015)
Angabe mit freundlicher Genehmigung vom Bundesministerium für Bildung; Lösungsweg: Maths2Mind
Charakteristika einer Polynomfunktion
Von einer Polynomfunktion f ist Folgendes bekannt: \(f\left( 2 \right) = 0;\,\,\,\,\,f'\left( 2 \right) = 0;\) und \(f''\left( 2 \right) = 1\)
Aufgabenstellung:
Ergänzen Sie die Textlücken im folgenden Satz durch Ankreuzen der jeweils richtigen Textbausteine so, dass eine korrekte Aussage entsteht!
f hat an der Stelle _______1____ sicher _______2_______ .
| 1 | |
| x=0 | A |
| x=1 | B |
| x=2 | C |
| 2 | |
| ein lokales Minimum | I |
| ein lokales Maximum | II |
| eine Wendestelle | III |
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Aufgabe 1271
AHS - 1_271 & Lehrstoff: FA 4.4
Quelle: Aufgabenpool für die SRP in Mathematik (12.2015)
Angabe mit freundlicher Genehmigung vom Bundesministerium für Bildung; Lösungsweg: Maths2Mind
Polynomfunktion mit Terrassenpunkt
Ein Terrassen- bzw. Sattelpunkt an einer Stelle x0 liegt dann vor, wenn \(f'\left( {{x_0}} \right) = f''\left( {{x_0}} \right)\) gilt. Eine Polynomfunktion f vierten Grades besitzt den Sattelpunkt S = (0|0). Die nachstehenden fünf Abbildungen zeigen Graphen von Polynomfunktionen, wobei alle Extrem- und Wendepunkte in den Darstellungen enthalten sind.
- Graph 1:
- Graph 2:
- Graph 3:
- Graph 4:
- Graph 5:
Aufgabenstellung:
Kreuzen Sie die beiden Abbildungen an, die den Graphen der Funktion f darstellen können!
Aufgabe 1315
AHS - 1_315 & Lehrstoff: FA 1.5
Quelle: Aufgabenpool für die SRP in Mathematik (12.2015)
Angabe mit freundlicher Genehmigung vom Bundesministerium für Bildung; Lösungsweg: Maths2Mind
Polynomfunktion skizzieren
Eine Polynomfunktion vierten Grades soll die nachstehenden Eigenschaften erfüllen:
- Ihr Graph ist zur y-Achse symmetrisch.
- Im Intervall (–∞; –2) ist die Funktion streng monoton fallend.
- Ihre Wertemenge ist [–4; ∞).
- Die Stelle x = 2 ist eine lokale Extremstelle.
- An der Stelle x = 0 berührt der Graph die x-Achse.
Aufgabenstellung:
Skizzieren Sie den Graphen einer Polynomfunktion vierten Grades mit den oben angegebenen Eigenschaften im nachstehenden Koordinatensystem!