Was Steigen und Fallen heißt
Monotonie beschreibt, ob ein Graph von links nach rechts steigt oder fällt. Hier liest du sie nur am Graphen ab.
- Vergleich:nimm zwei Stellen \(x_1<x_2\) aus einem Intervall \(I\).
- Streng monoton wachsend:stets \(f(x_1)<f(x_2)\) — der rechte Punkt liegt höher.
- Streng monoton fallend:stets \(f(x_1)>f(x_2)\) — der rechte Punkt liegt tiefer.
- Für alle Paare:ein einziges Gegenpaar genügt, und die Aussage ist falsch.
- Ohne „streng“:\(f(x_1)\le f(x_2)\) bzw. \(f(x_1)\ge f(x_2)\) — waagerechte Stücke sind erlaubt.
- Beispiel:ist der Graph zwischen \(-1\) und \(1{,}5\) waagerecht, ist \(f\) dort nur monoton wachsend; streng wachsend ist \(f\) auf \(]-4;\,-1[\) und \(]1{,}5;\,4[\).
Streng monoton wachsend auf \(I\): \(x_1<x_2\;\Rightarrow\;f(x_1)<f(x_2)\) für alle \(x_1,x_2\in I\)
Streng monoton fallend: \(x_1<x_2\;\Rightarrow\;f(x_1)>f(x_2)\).
Ohne „streng“: \(\le\) bzw. \(\ge\); waagerechte Stücke sind erlaubt.
Für alle Paare: Ein einziges Gegenpaar macht die Aussage falsch.
Zwei Punkte wandern gemeinsam über den Graphen, \(x_2\) immer rechts von \(x_1\). Die Spur zeigt dir, welcher der beiden höher liegt: Sie färbt sich grün, solange \(f(x_1) < f(x_2)\) ist, rot, solange \(f(x_1) > f(x_2)\) ist, und grau, solange beide Werte gleich sind. Unter dem Graphen sammeln sich die Bereiche, die du bereits abgelaufen bist.
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- Noch nichts gefunden.
Bedienung mit der Maus über den Regler, durch Klick in das Diagramm oder mit der Tastatur: Pfeil links und rechts bewegen den Punkt, Bild auf und Bild ab in größeren Schritten, Pos1 und Ende springen an den Rand.
Halte fest: Die Farbe wechselt genau dort, wo der Graph umkehrt — das sind die Grenzen der Monotonieintervalle.
Intervalle ablesen
Monotonie gilt immer auf einem Intervall, nie an einer einzelnen Stelle.
- Schritt 1:Stellen suchen, an denen der Graph umkehrt.
- Schritt 2:die \(x\)-Achse lückenlos in offene Intervalle zerlegen.
- Schritt 3:jeden Bereich benennen und mit „weil“ begründen.
- Wechselstelle:gehört zu keinem Intervall — dort steht die offene Klammer, ebenso an \(\pm\infty\).
- Beispiel:Umkehr bei \(0\) und \(3{,}5\): wachsend auf \(]-\infty;\,0[\), fallend auf \(]0;\,3{,}5[\), wachsend auf \(]3{,}5;\,\infty[\).
- Beispiel:Tiefpunkt bei \(x=1\): fallend auf \(]-\infty;\,1[\), wachsend auf \(]1;\,\infty[\).
- Beispiel:Umkehr bei \(-2\) und \(1\): wachsend auf \(]-\infty;\,-2[\), fallend auf \(]-2;\,1[\), wachsend auf \(]1;\,\infty[\).
- Antwortsatz:„\(f\) ist auf \(]0;\,3{,}5[\) streng monoton fallend, weil dort aus \(x_1<x_2\) stets \(f(x_1)>f(x_2)\) folgt.“
Monotonieintervall: \(]a;\,b[\) — die Wechselstellen \(a\) und \(b\) gehören nicht dazu
Vorgehen: Umkehrstellen suchen, die \(x\)-Achse lückenlos in offene Intervalle zerlegen und jeden Bereich mit „weil“ begründen.
Grenzen: Monotonie gilt immer auf einem Intervall, nie an einer einzelnen Stelle; an \(\pm\infty\) steht ebenfalls die offene Klammer.
Wo die Monotonie wechselt
An einer Wechselstelle hört der Graph auf zu steigen und beginnt zu fallen — oder umgekehrt.
- Extremstelle:Stelle, an der die Monotonie wechselt.
- Lokales Maximum:Wechsel von wachsend zu fallend — ein Hochpunkt.
- Lokales Minimum:Wechsel von fallend zu wachsend — ein Tiefpunkt.
- Stelle:eine Zahl auf der \(x\)-Achse, z. B. \(x_H=-1\).
- Wert:die \(y\)-Koordinate, z. B. \(f(x_H)=1{,}7\).
- Punkt:beide Koordinaten: \(H(-1\mid1{,}7)\).
- Lokal:höchster bzw. tiefster Punkt in der Umgebung.
- Global:höchster bzw. tiefster Wert im ganzen betrachteten Bereich.
- Randmaximum:liegt am Rand, ohne Monotoniewechsel — keine Extremstelle.
Hochpunkt: \(H\big(x_H\mid f(x_H)\big)\) mit der Stelle \(x_H\) und dem Wert \(f(x_H)\)
Extremstelle: Hier wechselt die Monotonie; von wachsend zu fallend ist es ein lokales Maximum (Hochpunkt), von fallend zu wachsend ein lokales Minimum (Tiefpunkt).
Lokal und global: Lokal heißt höchster bzw. tiefster Punkt in der Umgebung, global im ganzen betrachteten Bereich.
Rand: Ein Randmaximum ohne Monotoniewechsel ist keine Extremstelle.
Allgemeine Hinweise
„Streng“ ist Inhalt
„Streng“ verbietet waagerechte Stücke. Schreib das Wort deshalb in jede Antwort.
Stelle oder Punkt?
Bei „Extremstellen“ gibst du nur \(x\) an. Bei „Extrempunkten“ brauchst du beide Koordinaten.
Ränder prüfen
Der größte Wert kann am Rand liegen. Prüfe bei der Frage nach dem größten Wert immer auch die Ränder.
