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Lagebeziehungen zwischen Gerade und Parabel

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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

  1. 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.
  2. 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.
  3. Gleichsetzen erklären: Pausiere bei etwa 1:40. Erkläre mit einem Satz, warum die Funktionsterme an einem Schnittpunkt gleich sein müssen.
  4. Rechenweg sichern: Schreibe beim ersten Beispiel die vier Schritte auf: gleichsetzen, umformen, Diskriminante prüfen, Koordinaten bestimmen.
  5. Video-Zusammenfassung: Erstelle nach dem Video eine Tabelle mit den drei Fällen und den Bedingungen D > 0, D = 0 und D < 0.
  6. 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 f(x)=ax2+bx+c mit a0 und eine Gerade g(x)=mx+n gilt:

f(x)=g(x)

Nach dem Umformen entsteht eine Quadratische Gleichung. Ihre Diskriminante entscheidet über die Zahl der reellen Lösungen.

Lage Gemeinsame Punkte Diskriminante
Sekante zwei Schnittpunkte D>0
Tangente ein Berührpunkt D=0
Passante kein gemeinsamer Punkt D<0


Sekante

Eine Sekante schneidet die Parabel in zwei Punkten. Die Gleichung f(x)=g(x) hat zwei verschiedene reelle Lösungen.

Beispiel: f(x)=x2 und g(x)=x+2. Aus x2=x+2 wird x2x2=0. Die Lösungen sind x=1 und x=2. Daher gibt es zwei Schnittpunkte.


Tangente

Eine Tangente berührt die Parabel in genau einem Punkt. Die Gleichung hat eine doppelte Lösung.

Beispiel: f(x)=x2 und g(x)=2x1. Es gilt x2=2x1 und damit (x1)2=0. Der Berührpunkt ist B(1|1).


Passante

Eine Passante hat keinen gemeinsamen Punkt mit der Parabel. Die Gleichung hat keine reelle Lösung.

Beispiel: f(x)=x2 und g(x)=1. Die Gleichung x2=1 hat keine reelle Lösung.


Rechenweg

  1. Funktionsterme gleichsetzen: Schreibe f(x)=g(x).
  2. Quadratische Gleichung: Bringe alle Terme auf eine Seite.
  3. Diskriminante: Berechne D=b24ac.
  4. Lage bestimmen: Ordne Sekante, Tangente oder Passante zu.
  5. Schnittpunkte: Berechne bei D0 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

Vervollständige den Text.

Eine Gerade, die eine Parabel zweimal schneidet, heißt

. Eine Gerade mit genau einem Berührpunkt heißt

. Eine Gerade ohne gemeinsamen Punkt heißt

. Am Anfang der Rechnung werden die Funktionsterme

. Danach entsteht eine

Gleichung. Bei einer positiven Diskriminante gibt es

reelle Lösungen. Bei einer Diskriminante von null gibt es eine

Lösung. Eine negative Diskriminante führt zu keiner

Lösung.




Offene Aufgaben


Leicht

  1. Drei Bilder: Zeichne eine Parabel mit einer Sekante, einer Tangente und einer Passante. Beschrifte die gemeinsamen Punkte.
  2. Videonotizen: Fasse das Lernvideo in höchstens sechs einfachen Sätzen zusammen.
  3. Begriffskarten: Gestalte Karten für Sekante, Tangente, Passante und Diskriminante. Schreibe auf die Rückseite eine Erklärung.
  4. Graphen verändern: Verschiebe eine Gerade in einer Zeichnung nach oben und unten. Markiere, wann sich die Lagebeziehung ändert.


Standard

  1. Rechnung erklären: Untersuche f(x)=x2 und g(x)=x+2. Erkläre jeden Rechenschritt mit eigenen Worten.
  2. Parameter untersuchen: Untersuche f(x)=x2 und gt(x)=x+t. Finde heraus, für welche Werte von t eine Sekante, Tangente oder Passante entsteht.
  3. Fehler finden: Jemand sagt: „Bei D > 0 liegt eine Tangente vor.“ Erkläre den Fehler und verbessere die Aussage.
  4. Erklärvideo: Produziere ein Video von höchstens 90 Sekunden. Zeige darin die drei Lagebeziehungen an einer eigenen Zeichnung.


Schwer

  1. Tangentenfamilie: Bestimme für f(x)=x2 alle Geraden mit der Steigung m, die Tangenten an die Parabel sind.
  2. Modellierung: Erfinde eine Situation mit einer parabelförmigen Brücke und einer geraden Strecke. Deute die möglichen Schnittpunkte.
  3. Begründung: Begründe, warum eine Gerade und eine Parabel höchstens zwei gemeinsame Punkte haben können.
  4. Digitale Untersuchung: Erstelle mit einer dynamischen Geometriesoftware ein Modell mit einem Schieberegler. Dokumentiere den Übergang von Sekante zu Tangente und Passante.




Text bearbeiten Bild einfügen Video einbetten Interaktive Aufgaben erstellen



Lernkontrolle

  1. Darstellung wechseln: Erkläre, wie die Zahl der Lösungen einer quadratischen Gleichung mit der Zahl der gemeinsamen Punkte im Koordinatensystem zusammenhängt.
  2. Beispiele konstruieren: Gib zu f(x)=x2 je eine Gerade an, die Sekante, Tangente und Passante ist. Begründe Deine Wahl ohne Zeichnung.
  3. Methode wählen: Entscheide, wann die Diskriminante allein genügt und wann Du zusätzlich die Koordinaten der Schnittpunkte berechnen musst.
  4. Fehleranalyse: In einer Rechnung wird nach dem Gleichsetzen nur eine x-Lösung gefunden, obwohl D > 0 ist. Beschreibe mögliche Fehlerquellen.
  5. Parameter deuten: Eine Gerade wird parallel verschoben. Erkläre, warum sich dabei die Lagebeziehung zur Parabel ändern kann.
  6. 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:

  1. Lagebeziehung erkennen: Sekante, Tangente und Passante im Bild sicher unterscheidest.
  2. Gleichsetzen: aus zwei Funktionstermen eine quadratische Gleichung bildest.
  3. Diskriminante anwenden: aus dem Vorzeichen von D die Zahl der reellen Lösungen ableitest.
  4. Schnittpunkte berechnen: x- und y-Koordinaten vollständig bestimmst.
  5. 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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