Lineare Funktionen • Formel, Zeichnen, Beispiele (2024)

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Du willst alles über Lineare Funktionen wissen? Hier in diesem Artikel erklären wir dir alles zur Funktionsgleichung, zur Steigung und zu den Spezialfällen. Am Ende des Textes findest du einige Aufgaben mit Lösungsvorschlägen zum selber üben.

Statt einen langen Text zu lesen, willst du lineare Funktionen lieber schnell verstehen? Dann schau dir einfach dieses Video an.

Quiz zum ThemaLineare Funktionen

5 Fragen beantworten

Inhaltsübersicht

Lineare Funktionen einfach erklärt

Lineare Funktionen gehören zu den einfachsten Funktionstypen. Sie veranschaulichen einen linearen Zusammenhang zwischen der Definitionsmenge und dem Wertebereich. Du kannst diesen Zusammenhang immer in Form einer Gerade graphisch darstellen. Dabei gibt es verschiedene Arten von Geraden: Sie können steigen, fallen, senkrecht oder waagrecht im Koordinatensystem liegen. Letzteres schauen wir uns später genauer an. Linear bedeutet aber in jedem dieser Fälle, dass du eine gleichmäßige Zu- oder Abnahme gegeben hast.

Lineare Funktionen • Formel, Zeichnen, Beispiele (1)

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Hinweis: Einen leichteren Einstieg ins Thema findest du in unserem Beitrag Lineare Funktionen einfach erklärt.

Lineare Funktionen – Was ist das?

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(00:12)

Was genau lineare Funktionen sind, kann man sich am besten an einem Beispiel im Supermarkt vorstellen. Angenommen, eine Tafel Schokolade kostet 1,20€. Kaufst du zwei Tafeln dieser Schokolade, so musst du 2,40€ bezahlen. Es besteht also ein direkter Zusammenhang zwischen der Anzahl an Schokoladentafeln und dem Preis. Diesen Zusammenhang kannst du auf verschiedene Arten darstellen. Die einfachste Möglichkeit ist eine Wertetabelle.

Wertetabelle Zusammenhang zwischen Anzahl der gekauften Schokoladentafeln und Preis

Anzahl 012345678910
Preis01,20€2,40€3,60€ 4,80€6,00€7,20€8,40€9,60€10,80€ 12,00€

Du kannst die Werte auch graphisch veranschaulichen. Dazu zeichnest du alle Punkte der Wertetabelle in ein Koordinatensystem, das die Anzahl an Tafeln auf der x-Achse abträgt und den Preis auf der y-Achse. Wenn du die Punkte verbindest, bekommst du eine Ursprungsgerade mit Steigung Lineare Funktionen • Formel, Zeichnen, Beispiele (2).

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Diesen Zusammenhang kann man mathematisch auch in Formeln ausdrücken:

Preis = 1,20€ mal Anzahl

Lineare Funktionen • Formel, Zeichnen, Beispiele (4)Lineare Funktionen • Formel, Zeichnen, Beispiele (5)

Lineare Funktionen Formel: y = mx+b

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(00:52)

Allgemein kann man lineare Funktionen darstellen mit

Funktionsgleichung: Lineare Funktionen

Lineare Funktionen • Formel, Zeichnen, Beispiele (6)

Das Lineare Funktionen • Formel, Zeichnen, Beispiele (7) gibt hier die Steigung an, während Lineare Funktionen • Formel, Zeichnen, Beispiele (8) den y-Achsenabschnitt darstellt. In unserem Schokoladen-Beispiel war somit Lineare Funktionen • Formel, Zeichnen, Beispiele (9) und Lineare Funktionen • Formel, Zeichnen, Beispiele (10).

Steigung

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(01:22)

Die Steigung Lineare Funktionen • Formel, Zeichnen, Beispiele (11) einer linearen Funktion gibt an, wie schnell sich die Funktionswerte verändern. Dabei gibt es drei verschiedene Möglichkeiten:

  • Lineare Funktionen • Formel, Zeichnen, Beispiele (12): Die Gerade steigt.
  • Lineare Funktionen • Formel, Zeichnen, Beispiele (13): Du erhältst eine waagerechte Gerade.
  • Lineare Funktionen • Formel, Zeichnen, Beispiele (14): Die Gerade fällt.

Den Fall Lineare Funktionen • Formel, Zeichnen, Beispiele (15) werden wir genauer im Abschnitt zu den waagrechten und senkrechten Geraden untersuchen. Jetzt nehmen wir an, dass die Steigung immer positiv oder negativ ist. Um sie zu bestimmen, gibt es verschiedene Möglichkeiten.

Am einfachsten ist es direkt am Funktionsgraphen mithilfe eines Steigungsdreiecks.

Lineare Funktionen • Formel, Zeichnen, Beispiele (16)

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Dazu wählst du zwei beliebige Punkte Lineare Funktionen • Formel, Zeichnen, Beispiele (17) und Lineare Funktionen • Formel, Zeichnen, Beispiele (18) auf der Geraden und zeichnest das dadurch festgelegte rechtwinklige Dreieck ein. Die Steigung der linearen Funktion kannst du nun als Differenzenquotient berechnen:

Steigung mit dem Steigungsdreieck berechnen

Lineare Funktionen • Formel, Zeichnen, Beispiele (19)

In unserem Beispiel-Bild haben wir dazu die Punkte Lineare Funktionen • Formel, Zeichnen, Beispiele (20) und Lineare Funktionen • Formel, Zeichnen, Beispiele (21)gewählt. Die Steigung beträgt daher

Lineare Funktionen • Formel, Zeichnen, Beispiele (22).

Alternativ kannst du die Steigung von linearen Funktionen berechnen, wenn du zwei Punkte Lineare Funktionen • Formel, Zeichnen, Beispiele (23) und Lineare Funktionen • Formel, Zeichnen, Beispiele (24) gegeben hast, oder beispielsweise auch einen Punkt und den y-Achsenabschnitt Lineare Funktionen • Formel, Zeichnen, Beispiele (25). Wie genau, erklären wir dir im separaten Artikel Steigung berechnen.

Manchmal interessiert man sich in der Mathematik auch für den Steigungswinkel Lineare Funktionen • Formel, Zeichnen, Beispiele (26). Das ist der positive Winkel, den die Funktion mit der x-Achse einschließt. Du kannst ihn mit dieser Formel berechnen:

Formel zur Berechnung des Steigungswinkels

Lineare Funktionen • Formel, Zeichnen, Beispiele (27) und Lineare Funktionen • Formel, Zeichnen, Beispiele (28)

Dabei ist der Arcustangens die Umkehrfunktion der Tangens-Funktion. In unserem vorherigen Beispiel mit Steigung Lineare Funktionen • Formel, Zeichnen, Beispiele (29) beträgt der Steigungswinkel daher Lineare Funktionen • Formel, Zeichnen, Beispiele (30).

y-Achsenabschnitt

Nun wollen wir noch das Lineare Funktionen • Formel, Zeichnen, Beispiele (31) in der Funktionsgleichung Lineare Funktionen • Formel, Zeichnen, Beispiele (32) genauer untersuchen. Es gibt den y-Achsenabschnitt an, genauer gesagt den Punkt, an dem die Gerade die y-Achse schneidet. Wenn du also beispielsweise die Geradengleichung Lineare Funktionen • Formel, Zeichnen, Beispiele (33) betrachtest, dann hat sie den y-Achsenabschnitt bei Lineare Funktionen • Formel, Zeichnen, Beispiele (34).

Merke: Lineare Funktionen mit Lineare Funktionen • Formel, Zeichnen, Beispiele (35) heißen Ursprungsgeraden. Sie veranschaulichen stets eine direkte Proportionalität.

Nullstellen berechnen: Lineare Funktionen

Wenn du wissen willst, wo lineare Funktionen die x-Achse schneiden, dann musst du ihre Nullstellen berechnen. Das heißt, du bestimmst

Lineare Funktionen • Formel, Zeichnen, Beispiele (36)

und löst nach Lineare Funktionen • Formel, Zeichnen, Beispiele (37) auf. Für die Funktion Lineare Funktionen • Formel, Zeichnen, Beispiele (38) erhältst du dann zum Beispiel

Lineare Funktionen • Formel, Zeichnen, Beispiele (39)

Lineare Funktionen • Formel, Zeichnen, Beispiele (40)

Somit hat die Funktion bei Lineare Funktionen • Formel, Zeichnen, Beispiele (41) eine Nullstelle.

Ausführlich erklärt findest du das im Artikel Nullstellen berechnen. Dort zeigen wir dir auch mehrere Beispiele, wie du die Nullstellen berechnen kannst.

Lineare Funktionen Graf: Gerade

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(02:28)

Lineare Funktionen haben als Funktionsgraphen immer eine Gerade. Am einfachsten zeichnest du sie, indem du zwei Punkte auf der Geraden berechnest, und diese dann verbindest. Verwende dazu am besten den y-Achsenabschnitt mit den Koordinaten Lineare Funktionen • Formel, Zeichnen, Beispiele (42).

Merke: Eine Gerade ist durch zwei Punkte eindeutig definiert!

Alternativ kannst du auch einen Punkt wählen und hier die Steigung abtragen, indem du entsprechend viele Kästchen nach rechts beziehungsweise oben läufst. Im Bild bei einem y-Achsenabschnitt von Lineare Funktionen • Formel, Zeichnen, Beispiele (43) und einer Steigung Lineare Funktionen • Formel, Zeichnen, Beispiele (44) bedeutet das, dass du zwei Kästchen nach rechts und ein Kästchen nach oben gehst, um den nächsten Punkt zu erhalten.

Lineare Funktionen • Formel, Zeichnen, Beispiele (45)

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Lineare Funktionsgleichung bestimmen

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(03:02)

Möchtest du lineare Funktionen anhand ihrer Funktionsgleichung untersuchen, so gehst du ganz unterschiedlich vor. Kennst du den Funktionsgraphen, also die Gerade, dann kannst du den Funktionsterm direkt ablesen, indem du Lineare Funktionen • Formel, Zeichnen, Beispiele (46) und Lineare Funktionen • Formel, Zeichnen, Beispiele (47) bestimmst. Aus den Koordinaten zweier Punkte kannst du die Funktionsgleichung auch einfach berechnen.

Alle Möglichkeiten, wie du dabei vorgehen kannst, erklären wir dir ausführlich im Artikel Funktionsgleichung.

Besonderheiten waagrechter und senkrechter Geraden

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(03:18)

Lineare Funktionen • Formel, Zeichnen, Beispiele (48)

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Eine Besonderheit stellen die waagrechten und die senkrechten Geraden im Koordinatensystem dar. Waagrechte lineare Funktionen haben immer die Steigung Lineare Funktionen • Formel, Zeichnen, Beispiele (49) und damit die Funktionsgleichung Lineare Funktionen • Formel, Zeichnen, Beispiele (50). Hier kannst du kein Steigungsdreieck einzeichnen. Auch der Steigungswinkel ist hier konstant Lineare Funktionen • Formel, Zeichnen, Beispiele (51).

Das andere Extremum sind die senkrechten Geraden. Hierbei handelt es sich aber klassischerweise nicht um lineare Funktionen, da hier einem x-Wert alle y-Werte zugeordnet werden. Senkrechte Geraden haben also immer die Funktionsgleichung Lineare Funktionen • Formel, Zeichnen, Beispiele (52). Ihre Steigung beträgt sozusagen unendlich und ihr Steigungswinkel ist immer Lineare Funktionen • Formel, Zeichnen, Beispiele (53).

Lage von Geraden

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(03:52)

Es gibt zwei verschiedene Möglichkeiten, wie zwei lineare Funktionen in einem zweidimensionalen Koordinatensystem zueinander liegen können. Entweder sind zwei lineare Funktionen parallel oder sie haben einen eindeutigen Schnittpunkt. Dass zwei lineare Funktionen parallel sind, erkennst du immer daran, dass sie dieselbe Steigung haben.

Lineare Funktionen • Formel, Zeichnen, Beispiele (54)

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Hast du zwei parallele lineare Funktionen gegeben, so musst du lediglich unterscheiden, ob sie echt parallel sind oder identisch. Das erkennst du sofort am y-Achsenabschnitt. Ist er verschieden, haben die Geraden keinen einzigen gemeinsamen Punkt.

Dass die Geraden im Bild echt parallel sind, siehst du direkt am unterschiedlichen y-Achsenabschnitt in den Funktionsgleichungen

Lineare Funktionen • Formel, Zeichnen, Beispiele (55)

Lineare Funktionen • Formel, Zeichnen, Beispiele (56)

Ob zwei lineare Funktionen identisch oder echt parallel sind, kannst du auch mit der Punktprobe überprüfen. Dazu setzt du einen Punkt der ersten Gerade in die zweite ein und überprüfst, ob du ein sinnvolles Ergebnis erhältst. Allgemein kannst du die Punktprobe immer dann verwenden, wenn du wissen willst, ob ein bestimmter Punkt auf der Gerade liegt, oder nicht.

Schnittpunkt zweier Geraden

Angenommen du hast zwei lineare Funktionen gegeben, und möchtest ihren Schnittpunkt bestimmen. Dann setzt du sie am besten gleich und berechnest Lineare Funktionen • Formel, Zeichnen, Beispiele (57). Das zeigen wir dir ausführlich im Artikel Schnittpunkt zweier Geraden.

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Schnittwinkel zweier Geraden

Auch den Schnittwinkel kannst du für zwei lineare Funktionen berechnen, insbesondere, wenn sich die beiden Geraden in einem Lineare Funktionen • Formel, Zeichnen, Beispiele (59)-Winkel schneiden. Das erkennst du an der Steigung: Hat die erst Gerade die Steigung Lineare Funktionen • Formel, Zeichnen, Beispiele (60), so ist die Steigung der zweiten linearen Funktion Lineare Funktionen • Formel, Zeichnen, Beispiele (61).

Lineare Funktionen • Formel, Zeichnen, Beispiele (62)

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Lineare Funktionen Aufgaben

Im Folgenden findest du verschiedene Übungen mit Lösungen zum Thema Lineare Funktionen.

Aufgabe 1

a) Zeichne die Gerade durch die beiden Punkte Lineare Funktionen • Formel, Zeichnen, Beispiele (63) und Lineare Funktionen • Formel, Zeichnen, Beispiele (64).

b) Bestimme die zugehörige Funktionsgleichung.

c) Berechne den Steigungswinkel der Funktion.

Aufgabe 2

Überprüfe zwei lineare Funktionen auf ihre Lage im Koordinatensystem. Berechne gegebenenfalls den Schnittpunkt. Schneiden sie sich in einem besonderen Winkel?

a) Lineare Funktionen • Formel, Zeichnen, Beispiele (65) und Lineare Funktionen • Formel, Zeichnen, Beispiele (66)

b) Lineare Funktionen • Formel, Zeichnen, Beispiele (67) und Lineare Funktionen • Formel, Zeichnen, Beispiele (68)

Lösung Aufgabe 1

Lineare Funktionen • Formel, Zeichnen, Beispiele (69)

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b) Durch Ablesen sieht man sofort, dass Lineare Funktionen • Formel, Zeichnen, Beispiele (70) gelten muss. Außerdem ist die Gerade fallend, weswegen Lineare Funktionen • Formel, Zeichnen, Beispiele (71) sein muss. Um die Steigung zu berechnen, betrachten wir das Steigungsdreieck, das die Gerade mit den beiden Koordinatenachsen einschließt. Hier gehst du vier Schritte nach rechts und drei nach unten. Somit ist Lineare Funktionen • Formel, Zeichnen, Beispiele (72) und

Lineare Funktionen • Formel, Zeichnen, Beispiele (73).

c) Der Steigungswinkel für eine Gerade mit negativer Steigung berechnet sich aus Lineare Funktionen • Formel, Zeichnen, Beispiele (74). Hier ist daher

Lineare Funktionen • Formel, Zeichnen, Beispiele (75)

Lösung Aufgabe 2

a) Die beiden Funktionen haben eine unterschiedliche Steigung, nämlich Lineare Funktionen • Formel, Zeichnen, Beispiele (76) und Lineare Funktionen • Formel, Zeichnen, Beispiele (77). Anhand der Steigung erkennt man, dass die Geraden senkrecht aufeinander stehen. Um ihren Schnittpunkt zu berechnen, setzen wir sie gleich

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Auflösen ergibt Lineare Funktionen • Formel, Zeichnen, Beispiele (79). Setzen wir diesen Wert in eine der beiden Gleichungen ein, erhalten wir Lineare Funktionen • Formel, Zeichnen, Beispiele (80). Der Schnittpunkt liegt bei Lineare Funktionen • Formel, Zeichnen, Beispiele (81).

b) Die Geraden sind echt parallel, da sie dieselbe Steigung, aber einen unterschiedlichen y-Achsenabschnitt haben.

Quiz zum ThemaLineare Funktionen

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Quadratische Funktionen

Neben den linearen, gibt es auch noch die quadratischen Funktionen. Du erkennst sie im Koordinatensystem daran, dass sie als Funktionsgraph eine Parabel haben. Schau dir unbedingt unser Video dazu an, um alles Wichtige über quadratische Funktionen zu erfahren!

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