Gegeben sind die Funktionsterme von vier Potenzfunktionen:
\(f_1(x) = 1{,}5x^4\)
\(f_2(x) = -0{,}5x^6\)
\(f_3(x) = 0{,}2x^5\)
\(f_4(x) = -3x^3\)
a) Ordne die Graphen I und II jeweils einem dieser vier Funktionsterme zu. Begründe deine Entscheidung mithilfe des Symmetrieverhaltens und des Verlaufs für \(x \to \pm\infty\).
b) Beschreibe für die beiden übrigen Funktionsterme den charakteristischen Verlauf, das Symmetrieverhalten sowie die Wertemenge.

Denkanstöße
- Wie wirkt sich ein gerader oder ungerader Exponent auf die Symmetrie des Graphen aus?
- Welche Rolle spielt das Vorzeichen des Faktors vor der Potenz für das Verhalten des Graphen im Unendlichen?
- Betrachte Graph I: Ist dieser symmetrisch zur \(y\)-Achse oder zum Ursprung? Welche der Funktionen kommen dafür infrage?
- Betrachte Graph II: Geht der Graph von links unten nach rechts oben oder von links oben nach rechts unten? Was bedeutet das für das Vorzeichen des Faktors?
- Überlege für den Aufgabenteil b), welche Funktionswerte bei den übrigen Funktionen überhaupt angenommen werden können, um die Wertemenge zu bestimmen.
Lösung
1. **Zuordnung für Graph I:**
- Graph I ist achsensymmetrisch zur \(y\)-Achse und verläuft für \(x \to \pm\infty\) gegen \(-\infty\).
- Ein gerader Exponent bedeutet Achsensymmetrie zur \(y\)-Achse, was auf \(f_1\) und \(f_2\) zutrifft.
- Da der Graph nach unten verläuft, muss der Koeffizient negativ sein. Dies trifft nur auf \(f_2(x) = -0{,}5x^6\) zu.
- **Ergebnis:** Graph I gehört zu \(f_2\).
2. **Zuordnung für Graph II:**
- Graph II ist punktsymmetrisch zum Ursprung und verläuft von links unten nach rechts oben.
- Ein ungerader Exponent bedeutet Punktsymmetrie zum Ursprung, was auf \(f_3\) und \(f_4\) zutrifft.
- Da der Graph steigt, muss der Koeffizient positiv sein. Dies trifft nur auf \(f_3(x) = 0{,}2x^5\) zu.
- **Ergebnis:** Graph II gehört zu \(f_3\).
3. **Beschreibung der übrigen Funktionen:**
- Für \(f_1(x) = 1{,}5x^4\): achsensymmetrisch zur \(y\)-Achse, nach oben geöffneter parabelähnlicher Verlauf; für \(x \to \pm\infty\) gilt \(f_1(x) \to \infty\). Die Wertemenge ist \(W_{f_1} = [0; \infty[\).
- Für \(f_4(x) = -3x^3\): punktsymmetrisch zum Ursprung und streng monoton fallend; für \(x \to -\infty\) gilt \(f_4(x) \to \infty\), für \(x \to \infty\) gilt \(f_4(x) \to -\infty\). Die Wertemenge ist \(W_{f_4} = \mathbb{R}\).
Antwort
a) Graph I gehört zu \(f_2(x) = -0{,}5x^6\). Graph II gehört zu \(f_3(x) = 0{,}2x^5\).
b) Für die übrigen Funktionen gilt:
- \(f_1(x) = 1{,}5x^4\): achsensymmetrisch zur \(y\)-Achse, nach oben geöffneter parabelähnlicher Verlauf, \(W_{f_1} = [0; \infty[\).
- \(f_4(x) = -3x^3\): punktsymmetrisch zum Ursprung, streng monoton fallender Verlauf, \(W_{f_4} = \mathbb{R}\).