Lagebeziehungen zwischen Gerade und Parabel


Lagebeziehungen zwischen Gerade und Parabel
Lagebeziehungen zwischen Gerade und Parabel
Einleitung
Eine Gerade und eine Parabel können zwei, einen oder keinen gemeinsamen Punkt haben. Du lernst, diese drei Fälle im Bild und mit einer Rechnung zu erkennen.
Der Kurs gehört zum Fach Mathematik und eignet sich für die Klassen 8 bis 13.

Lernziele
Du kannst die Begriffe Sekante, Tangente und Passante erklären. Du kannst die Funktionsterme gleichsetzen, die Diskriminante nutzen und mögliche Schnittpunkte berechnen.
Lernvideo
Das Video von Planet Schule und kolleg24 zeigt die drei Lagebeziehungen und den Rechenweg.
Planet Schule: Folge 019 und Übungen
Aufgaben zum Video
- Vorwissen aktivieren: Zeichne vor dem Video eine Parabel und drei Geraden. Eine Gerade soll die Parabel zweimal schneiden, eine soll sie berühren und eine soll vorbeigehen.
- Begriffe erkennen: Notiere beim Abschnitt von etwa 0:29 bis 1:32 die Begriffe Sekante, Tangente und Passante. Ergänze jeweils die Zahl der gemeinsamen Punkte.
- Gleichsetzen erklären: Pausiere bei etwa 1:40. Erkläre mit einem Satz, warum die Funktionsterme an einem Schnittpunkt gleich sein müssen.
- Rechenweg sichern: Schreibe beim ersten Beispiel die vier Schritte auf: gleichsetzen, umformen, Diskriminante prüfen, Koordinaten bestimmen.
- Video-Zusammenfassung: Erstelle nach dem Video eine Tabelle mit den drei Fällen und den Bedingungen D > 0, D = 0 und D < 0.
- Transfer zum Video: Erfinde zu jedem der drei Fälle ein eigenes Paar aus Parabel und Gerade. Prüfe Deine Beispiele mit einer Zeichnung oder einer Rechnung.
Die drei Lagebeziehungen
Für eine Parabel mit und eine Gerade gilt:
Nach dem Umformen entsteht eine Quadratische Gleichung. Ihre Diskriminante entscheidet über die Zahl der reellen Lösungen.

| Lage | Gemeinsame Punkte | Diskriminante |
|---|---|---|
| Sekante | zwei Schnittpunkte | |
| Tangente | ein Berührpunkt | |
| Passante | kein gemeinsamer Punkt |
Sekante
Eine Sekante schneidet die Parabel in zwei Punkten. Die Gleichung hat zwei verschiedene reelle Lösungen.
Beispiel: und . Aus wird . Die Lösungen sind und . Daher gibt es zwei Schnittpunkte.

Tangente
Eine Tangente berührt die Parabel in genau einem Punkt. Die Gleichung hat eine doppelte Lösung.
Beispiel: und . Es gilt und damit . Der Berührpunkt ist .

Passante
Eine Passante hat keinen gemeinsamen Punkt mit der Parabel. Die Gleichung hat keine reelle Lösung.
Beispiel: und . Die Gleichung hat keine reelle Lösung.
Rechenweg
- Funktionsterme gleichsetzen: Schreibe .
- Quadratische Gleichung: Bringe alle Terme auf eine Seite.
- Diskriminante: Berechne .
- Lage bestimmen: Ordne Sekante, Tangente oder Passante zu.
- Schnittpunkte: Berechne bei zuerst die x-Werte und danach die y-Werte.

Interaktive Aufgaben
Quiz: Teste Dein Wissen
Wie heißt eine Gerade mit zwei Schnittpunkten mit einer Parabel? (Sekante) (!Tangente) (!Passante) (!Symmetrieachse)
Wie heißt eine Gerade, die eine Parabel in genau einem Punkt berührt? (Tangente) (!Sekante) (!Passante) (!Koordinatenachse)
Wie heißt eine Gerade ohne gemeinsamen Punkt mit einer Parabel? (Passante) (!Tangente) (!Sekante) (!Mittelsenkrechte)
Was ist der erste Rechenschritt bei der Suche nach gemeinsamen Punkten? (Funktionsterme gleichsetzen) (!Nur die Gerade zeichnen) (!Den Scheitelpunkt verdoppeln) (!Die y-Werte addieren)
Was bedeutet D > 0 für die Lagebeziehung? (Zwei reelle Lösungen und eine Sekante) (!Eine doppelte Lösung und eine Tangente) (!Keine reelle Lösung und eine Passante) (!Unendlich viele Lösungen)
Was bedeutet D = 0 für die Lagebeziehung? (Eine doppelte Lösung und eine Tangente) (!Zwei reelle Lösungen und eine Sekante) (!Keine reelle Lösung und eine Passante) (!Die Parabel ist keine Funktion)
Was bedeutet D < 0 für die Lagebeziehung? (Keine reelle Lösung und eine Passante) (!Zwei reelle Lösungen und eine Sekante) (!Eine doppelte Lösung und eine Tangente) (!Genau drei Schnittpunkte)
Welche Lage haben f von x gleich x Quadrat und g von x gleich minus eins? (Passante) (!Tangente) (!Sekante) (!Identische Graphen)
Welche Lage haben f von x gleich x Quadrat und g von x gleich zwei x minus eins? (Tangente) (!Passante) (!Sekante) (!Parallele Geraden)
Was machst Du nach dem Berechnen der x-Werte eines Schnittpunkts? (Einen x-Wert in eine Funktion einsetzen) (!Die Diskriminante quadrieren) (!Die Parabel durch eine Gerade ersetzen) (!Alle Koeffizienten löschen)
Memory
| Sekante | zwei Schnittpunkte |
| Tangente | ein Berührpunkt |
| Passante | kein gemeinsamer Punkt |
| Gleichsetzen | gleiche y-Werte |
| Diskriminante | Anzahl reeller Lösungen |
| Rückeinsetzen | y-Koordinate bestimmen |
Drag and Drop
| Ordne die richtigen Begriffe zu. | Lage oder Rechenschritt |
|---|---|
| Sekante | Gerade schneidet die Parabel zweimal |
| Tangente | Gerade berührt die Parabel einmal |
| Passante | Gerade geht an der Parabel vorbei |
| Gleichsetzen | Start der Rechnung |
| Diskriminante | Entscheidung über die Anzahl reeller Lösungen |
Kreuzworträtsel
| Sekante | Wie heißt eine Gerade mit zwei gemeinsamen Punkten? |
| Tangente | Wie heißt eine Gerade mit genau einem Berührpunkt? |
| Passante | Wie heißt eine Gerade ohne gemeinsamen Punkt? |
| Diskriminante | Welche Größe entscheidet über die Zahl der reellen Lösungen? |
| Gleichsetzen | Welcher Rechenschritt steht am Anfang? |
| Schnittpunkt | Wie heißt ein gemeinsamer Punkt zweier Graphen? |
LearningApps
Lückentext
Offene Aufgaben
Leicht
- Drei Bilder: Zeichne eine Parabel mit einer Sekante, einer Tangente und einer Passante. Beschrifte die gemeinsamen Punkte.
- Videonotizen: Fasse das Lernvideo in höchstens sechs einfachen Sätzen zusammen.
- Begriffskarten: Gestalte Karten für Sekante, Tangente, Passante und Diskriminante. Schreibe auf die Rückseite eine Erklärung.
- Graphen verändern: Verschiebe eine Gerade in einer Zeichnung nach oben und unten. Markiere, wann sich die Lagebeziehung ändert.
Standard
- Rechnung erklären: Untersuche und . Erkläre jeden Rechenschritt mit eigenen Worten.
- Parameter untersuchen: Untersuche und . Finde heraus, für welche Werte von t eine Sekante, Tangente oder Passante entsteht.
- Fehler finden: Jemand sagt: „Bei D > 0 liegt eine Tangente vor.“ Erkläre den Fehler und verbessere die Aussage.
- Erklärvideo: Produziere ein Video von höchstens 90 Sekunden. Zeige darin die drei Lagebeziehungen an einer eigenen Zeichnung.
Schwer
- Tangentenfamilie: Bestimme für alle Geraden mit der Steigung m, die Tangenten an die Parabel sind.
- Modellierung: Erfinde eine Situation mit einer parabelförmigen Brücke und einer geraden Strecke. Deute die möglichen Schnittpunkte.
- Begründung: Begründe, warum eine Gerade und eine Parabel höchstens zwei gemeinsame Punkte haben können.
- Digitale Untersuchung: Erstelle mit einer dynamischen Geometriesoftware ein Modell mit einem Schieberegler. Dokumentiere den Übergang von Sekante zu Tangente und Passante.


Lernkontrolle
- Darstellung wechseln: Erkläre, wie die Zahl der Lösungen einer quadratischen Gleichung mit der Zahl der gemeinsamen Punkte im Koordinatensystem zusammenhängt.
- Beispiele konstruieren: Gib zu je eine Gerade an, die Sekante, Tangente und Passante ist. Begründe Deine Wahl ohne Zeichnung.
- Methode wählen: Entscheide, wann die Diskriminante allein genügt und wann Du zusätzlich die Koordinaten der Schnittpunkte berechnen musst.
- Fehleranalyse: In einer Rechnung wird nach dem Gleichsetzen nur eine x-Lösung gefunden, obwohl D > 0 ist. Beschreibe mögliche Fehlerquellen.
- Parameter deuten: Eine Gerade wird parallel verschoben. Erkläre, warum sich dabei die Lagebeziehung zur Parabel ändern kann.
- Transfer: Vergleiche eine Tangente an eine Parabel mit einer Tangente an einen Kreis. Nenne eine Gemeinsamkeit und einen Unterschied.
Lernnachweis
Für einen Lernnachweis ist wichtig, dass Du:
- Lagebeziehung erkennen: Sekante, Tangente und Passante im Bild sicher unterscheidest.
- Gleichsetzen: aus zwei Funktionstermen eine quadratische Gleichung bildest.
- Diskriminante anwenden: aus dem Vorzeichen von D die Zahl der reellen Lösungen ableitest.
- Schnittpunkte berechnen: x- und y-Koordinaten vollständig bestimmst.
- Zusammenhänge erklären: Rechnung und Graph mit eigenen Worten verbindest.
OERs zum Thema
Die freie Videodatei von Planet Schule und kolleg24 kann unter Beachtung der Lizenz CC BY-SA 4.0 genutzt werden.
Datei:Lagebeziehungen zwischen Gerade und Parabel - kolleg24 Mathematik.webm
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