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Funktion als Zuordnung

Abhängigkeit zwischen Größen untersuchen

Als Beispiel betrachten wir eine Situation, die uns immer häufiger begegnet. Parken ist in vielen Innenstädten mit Kosten verbunden. Das gilt nicht nur für Autos, in manchen Städten auch für Fahrräder. Wir simulieren die Kostenberechnung hier mit Hilfe von Applets. Man kann jeweils eine Parkzeit eingeben (z.B. $1.5$ h). Mit dem [Start]-Button kann man dann die Uhr laufen lassen. Nach kurzer Zeit werden die Kosten für die vorgegebene Parkzeit angezeigt.

Aufgabe 1

Führe Experimente mit den Parkuhren durch und beschreibe das Verhalten der Parkuhren in Worten.

Version Parkuhr
A
B
C

Aufgabe 2

Kläre folgende Fragen:

  • Warum kann man sagen, dass bei den Parkuhren A und B die Kosten von der Parkzeit abhängen? Welche Größe ist hier die Ausgangsgröße und welche die abhängige Größe?
  • Was ist merkwürdig an der Parkuhr C?

Zusammenhänge zwischen Größen mit Zuordnungen beschreiben

Wir beschreiben den Zusammenhang zwischen Parkzeit und Kosten mit Hilfe von Zuordnungen: Den Parkzeiten werden die zugehörigen Kosten zugeordnet.

Aufgabe 3

(a) Betrachte die Zuordnung Parkzeit [in h] $\rightarrow$ Kosten [in €] für die Parkuhr A. Ordne im folgenden Applet den angezeigten Parkzeitwerten die passenden Kostenwerte zu. Bewege hierzu die Pfeilspitzen an die richtigen Stellen. Die jeweiligen Kostenwerte musst du bei Bedarf nochmal im Parkuhr-Applet oben ermitteln. Beachte: Die drei Punkte stehen für die unendlich vielen nicht angezeigten Parkzeitwerte bzw. Kostenwerte.

Zum Herunterladen: pfeile1a.ggb

(b) Gehe analog vor bei der Zuordnung Parkzeit [in h] $\rightarrow$ Kosten [in €] für die Parkuhr B. Ordne auch hier den angezeigten Parkzeitwerten die passenden Kostenwerte zu.

Zum Herunterladen: pfeile2a.ggb

(c) Im folgenden Applet ist die Zuordnung Parkzeit [in h] $\rightarrow$ Kosten [in €] für die Parkuhr C bereits (ausschnittsweise) dargestellt. Vergleiche diese Zuordnung mit den Zuordnungen für die Parkuhren A und B. Worin zeigt sich, dass die Kosten bei den Parkuhren A und B von der Parkzeit abhängen, bei Parkuhr C dagegen nicht?

Zum Herunterladen: pfeile3.ggb

Zusammenfassung

Zusammenfassung

Abhängigkeit zwischen Größen

Funktionen benutzt man in Situationen, in denen es eine Abhängigkeit zwischen zwei Größen gibt: Wenn man den Wert einer Ausgangsgröße vorgibt, dann ergibt sich daraus der Wert der abhängigen Größe. Man kann also jedem Wert der Ausgangsgröße eindeutig einen Wert der abhängigen Größe zuordnen.

Zur Präzisierung des Funktionsbegriffs verwenden wir daher das Zuordnungskonzept.

Funktion

Eine Funktion ist eine Zuordnung, die jedem Element aus einer Definitionsmenge genau ein Element aus einer Zielmenge zuordnet.

Die Definitionsmenge beschreibt dabei die Menge aller möglichen Ausgangswerte. Die Zielmenge ist eine Menge, in der die zugeordneten Werte (und ggf. weitere Werte) liegen.

Beachte: Bei einer Funktion muss die Zuordnung der Werte eindeutig sein. Eine Zuordnung, die nicht eindeutig ist, stellt keine Funktion dar.

Beachte auch: Wir betrachten in der Regel Funktionen zwischen Zahlenmengen. Ausgangswerte und zugeordnete Werte sind dabei reelle Zahlen.

Beispiele

Die Zuordnung $\text{Parkzeit [in h]} \rightarrow \text{Kosten [in €]}$ für Parkuhr A ist eine Funktion. Jeder reellen Zahl größer oder gleich $0$ wird genau eine reelle Zahl zugeordnet.

Zuordnung

Die Zuordnung $\text{Parkzeit [in h]} \rightarrow \text{Kosten [in €]}$ für Parkuhr B ist ebenfalls eine Funktion. Jeder reellen Zahl größer oder gleich $0$ wird genau eine reelle Zahl zugeordnet.

Zuordnung

Die Zuordnung $\text{Parkzeit [in h]} \rightarrow \text{Kosten [in €]}$ für Parkuhr C ist dagegen keine Funktion, da sie nicht eindeutig ist.

Zuordnung

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