Mathematik Abitur
Symmetrie von Funktionen
Gerade und ungerade FunktionenBeispiel eines punktsymmetrischen Funktionsgraphen

Das Zeichnen der Graphen von Funktionen lässt sich durch das Vorhandensein von Symmetrie(n) stark vereinfachen. Insbesondere treten bei den Graphen zwei Grundsymmetrien auf:

Mit Blick auf einige spezielle Funktionen (vor allem periodische Funktionen), z.B. die Tangensfunktion , ist auch eine so genannte Verschiebungssymmetrie (Axialverschiebung) von Interesse.

Achsen- und Punktsymmetrie
Die Bedingungen für axialsymmetrische und zentralsymmetrische Graphen sind in nachstehender Abbildung (bzw. in Bild 1) angegeben. Die entsprechenden Funktionen werden gerade bzw. ungerade Funktionen genannt.

Bei ganzrationalen Funktionen kann man eine vorhandene Symmetrie relativ einfach erkennen. Treten im Funktionsterm nur gerade Potenzen von x auf, ist also , so gilt stets . Treten andererseits nur ungerade Potenzen von x auf, ist also , so gilt stets .
Für ganzrationale Funktionen f mit lässt sich somit allgemein formulieren:

Der Graph von f ist achsensymmetrisch zur y-Achse, da alle Potenzen von x gerade sind; der Graph von g ist punktsymmetrisch zum Koordinatenursprung, da alle Potenzen von x ungerade sind. Demzufolge ist f eine gerade und g eine ungerade Funktion.
Die Funktion h ist weder gerade noch ungerade.

Nach den oben herangezogenen Kriterium sind f und g weder gerade noch ungerade. Trotzdem weisen ihre Graphen (s. Bilder 2 und 3) eine Symmetrie auf.
Der Graph von f ist achsensymmetrisch zur Geraden , der Graph von g zentralsymmetrisch zum Punkt .

Man bildet und erhält:
.
Die Funktion f ist also ungerade.

Die Scheitelpunktsform lautet , d.h., der Scheitelpunkt hat die Koordinaten . Das bedeutet, der Graph der Funktion ist symmetrisch zur Geraden . Durch den Scheitelpunkt S ist das Monotonieverhalten der nach oben geöffneten Parabel bestimmt. Die Funktion f ist im Intervall streng monoton fallend und im Intervall streng monoton wachsend.

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