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Aufgabe:

Der graph einer ganzrationalen Funktion geht durch die punkte A(1/-3) B (2/-7) C (3/-7) und D (4/3) bestimme jeweils die zugehörige funktionsgleichung

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A(1/-3) B (2/-7) C (3/-7) und D (4/3)

f(x)=ax^3+bx^2+cx+d

-3=a+b+c+d

-7=8a+4b+2c+d

-7=27a+9b+3c+d

3=64a+16b+4c+d

Nun das Gleichungssystem lösen...

Ich subtrahiere die erste Gleichung von den drei anderen.

-4=7a+3b+c

-4=26a+8b+2c     |:2

6=63a+15b+3c    |:3

------

-4=7a+3b+c

-2=13a+4b+c

2=21a+5b+c

Nun c eliminieren, indem die erste Gleichung von den anderen beiden subtrahiert wird.

2=6a+b

6=14a+2b → 3=7a+b

------

1=a

b=-4

c=1

d=-1

f(x)=x^3-4x^2+x-1

Probe

f(1)=1-4+1-1=-3 ✓

f(2)=8-16+2-1=-7 ✓

f(3)=27-36+3-1=-7 ✓

f(4)=64-64+4-1=3 ✓

:-)

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Aloha :)

Willkommen in der Mathelounge... \o/

Wir haben 4 Punkte, also braucht unser Polynom 4 Unbekannte, muss also von 3-ter Ordnung sein:$$f(x)=ax^3+bx^2+cx+d$$

Wir setzen die Punkte ein:$$-3=f(1)=a+b+c+d$$$$-7=f(2)=8a+4b+2c+d$$$$-7=f(3)=27a+9b+3c+d$$$$3=f(4)=64a+16b+4c+d$$

und lösen das erhaltene Gleichungssystem mit Gauß:

$$\begin{array}{rrrr|r|l}a & b & c & d & = & \text{Aktion}\\\hline1 & 1 & 1 & 1 & -3 &\\8 & 4 & 2 & 1 & -7 &-8\cdot\text{Zeile 1}\\27 & 9 & 3 & 1 & -7 & -27\cdot\text{Zeile 1}\\64 & 16 & 4 & 1 & 3 & -64\cdot\text{Zeile 1}\\\hline 1 & 1 & 1 & 1 & -3\\0 & -4 & -6 & -7 & 17 & \colon(-4)\\0 & -18 & -24 & -26 & 74\\0 & -48 & -60 & -63 & 195\\\hline 1 & 1 & 1 & 1 & -3 &-\text{Zeile 2}\\[0.5ex]0 & 1 & \frac64 & \frac74 & -\frac{17}4 & \\[0.5ex]0 & -18 & -24 & -26 & 74 & +18\cdot\text{Zeile 2}\\0 & -48 & -60 & -63 & 195 & +48\cdot\text{Zeile 2}\\\hline 1 & 0 & -\frac24 & -\frac34 & \frac54\\[0.5ex]0 & 1 & \frac64 & \frac74 & -\frac{17}4\\[0.5ex]0 & 0 & 3 & \frac{22}4 & -\frac{10}4 &\colon3\\[0.5ex]0 & 0 & 12 & 21 & -9\\\hline 1 & 0 & -\frac24 & -\frac34 & \frac54 & +\frac24 \cdot\text{Zeile 3}\\[0.5ex]0 & 1 & \frac64 & \frac74 & -\frac{17}4 & -\frac64\cdot\text{Zeile 3}\\[0.5ex]0 & 0 & 1 & \frac{22}{12} & -\frac{10}{12} &\\[0.5ex]0 & 0 & 12 & 21 & -9 & -12\cdot\text{Zeile 3}\\\hline1 & 0 & 0 & \frac2{12} & \frac{10}{12} & +\frac{2}{12}\cdot\text{Zeile 4}\\0 & 1 & 0 & -1 & -3 &-\text{Zeile 4}\\0 & 0 & 1 & \frac{22}{12} & -\frac{10}{12} & +\frac{22}{12}\cdot\text{Zeile 4}\\0 & 0 & 0 & -1 & 1 & \cdot(-1)\\\hline1 & 0 & 0 & 0 & 1\\0 & 1 & 0 & 0 &-4\\0 & 0 & 1 & 0 & 1\\0 & 0 & 0 & 1 & -1\\\hline\hline\end{array}$$

Damit haben wir die gesuchte Funktion gefunden:$$f(x)=x^3-4x^2+x-1$$

~plot~ x^3-4x^2+x-1 ; {1|-3} ; {2|-7} ; {3|-7} ; {4|3} ; [[-1|5|-8|4]] ~plot~

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