Spiegeln an der y-Achse
Ein achsensymmetrischer Graph hat links und rechts der \(y\)-Achse in gleichem Abstand dieselbe Höhe.
- Spiegelachse:die \(y\)-Achse, also die Gerade \(x=0\).
- Bildpunkt:zu \(P(x\,|\,f(x))\) gehört \(P'(-x\,|\,f(x))\).
- Bedingung:\(f(-x)=f(x)\) für jedes \(x\) der Definitionsmenge.
- Beispiel:die Normalparabel \(f(x)=x^{2}\).
Die waagerechten Doppelpfeile verbinden jeweils zwei Kurvenpunkte gleicher Höhe — die \(y\)-Achse wirkt wie ein Spiegel.
Achsensymmetrie zur y-Achse: \(f(-x)=f(x)\)
Drehen um den Ursprung
Ein punktsymmetrischer Graph bleibt gleich, wenn du ihn um \(180^\circ\) um den Ursprung drehst.
- Symmetriezentrum:der Ursprung \(O(0\,|\,0)\).
- Bildpunkt:zu \(P(x\,|\,f(x))\) gehört \(P'(-x\,|\,-f(x))\) — beide Koordinaten wechseln das Vorzeichen.
- Bedingung:\(f(-x)=-f(x)\) für jedes \(x\) der Definitionsmenge.
- Beispiel:\(f(x)=x^{3}\).
Die Doppelpfeile laufen durch den Ursprung: Jeder Punkt oben rechts hat seinen Partner unten links.
Ziehe \(P\) über den Graphen, wähle Spiegelung an der \(y\)-Achse oder Drehung um den Ursprung und prüfe, ob der Bildpunkt auf der Kurve landet.
Spiegel-Applet
Der orange Punkt \(P\) läuft auf dem Graphen, der grüne Punkt \(P'\) ist sein Spiegelbild. Ziehen mit der Maus, mit dem Regler oder — nach dem Anklicken von \(P\) — mit den Pfeiltasten.
Halte fest: bei \(x^{2}\) und \(3x^{2}\) passt nur die Spiegelung, bei \(x^{3}\), \(x^{-3}\) und \(x^{5}+x^{3}\) nur die Drehung. Ein einzelner Punkt beweist aber noch nichts.
Punktsymmetrie zum Ursprung: \(f(-x)=-f(x)\)
Symmetrie nachweisen
Der Nachweis gelingt immer mit denselben drei Schritten.
- Schritt 1:\(-x\) in Klammern einsetzen und \(f(-x)\) aufschreiben.
- Schritt 2:vereinfachen: \((-x)^{2}=x^{2}\), aber \((-x)^{3}=-x^{3}\).
- Schritt 3:vergleichen: \(f(x)\) heißt achsensymmetrisch, \(-f(x)\) heißt punktsymmetrisch.
- Beispiel:\(f(x)=x^{5}+x^{3}\): \(f(-x)=-x^{5}-x^{3}=-f(x)\) — punktsymmetrisch.
- Negative Exponenten:\(f(x)=x^{-100}\): \(f(-x)=\frac{1}{(-x)^{100}}=f(x)\) — achsensymmetrisch.
- Vorfaktor:\(3x^{2}\) bleibt achsensymmetrisch; ein konstanter Faktor ändert nichts.
Potenzfunktion \(x^{n}\): \(n\) gerade \(\Rightarrow\) achsensymmetrisch, \(n\) ungerade \(\Rightarrow\) punktsymmetrisch
Allgemeine Hinweise
Ein Punkt beweist nichts
Ein passendes Punktepaar reicht nicht als Nachweis. Die Gleichung muss für jedes \(x\) gelten.
Klammer um −x
Setze \(-x\) immer mit Klammer ein. Aus \((-x)^{3}\) wird \(-x^{3}\), das Minus darf nicht verloren gehen.
Exponenten ansehen
Hat jeder Summand einen geraden Exponenten, ist der Graph achsensymmetrisch. Sind alle ungerade, ist er punktsymmetrisch.
