Nullstellenrechner
Gib eine Funktion oder eine Gleichung ein. Der Rechner bestimmt alle Nullstellen und zeigt den Rechenweg, den Du auch im Heft gehen würdest: pq-Formel, Ausklammern, Substitution, Polynomdivision oder Satz vom Nullprodukt – für e-, ln- und Wurzelfunktionen mit Umkehrfunktion. Dazu bekommst Du die Vielfachheit jeder Nullstelle und den Graphen.
Ergebnis
Die Funktion hat im Bereich von −2π bis 2π 5 Nullstellen:
Die Funktion enthält Sinus, Kosinus oder Tangens und ist periodisch – sie hat dann meist unendlich viele Nullstellen. Angegeben sind alle im Bereich von −2π bis 2π; die übrigen erhältst Du durch Addieren der Periode.
Rechenweg
Ansatz: f(x) = 0
Nullstellen sind die x-Werte, an denen der Graph die x-Achse trifft. Dort ist der Funktionswert 0 – Du löst also die Gleichung f(x) = 0.
\[f(x) = 0 \quad\Leftrightarrow\quad \sin\left(x\right) = 0\]Umkehrfunktion anwenden
Mit arcsin (Taste sin⁻¹) erhältst Du eine Lösung. Wegen der Symmetrie und der Periode des Graphen gibt es weitere – unendlich viele.
\[x = \arcsin\left(0\right) = 0 \;\text{ (und weitere Lösungen)}\]
Graph
Die Nullstellen sind die Stellen, an denen der Graph die x-Achse schneidet oder berührt.
Übersicht der Nullstellen
| Nullstelle | Dezimalwert | Vielfachheit | Graph an dieser Stelle |
|---|---|---|---|
| \(x_{1} = -2\pi\) | −6,2832 | 1 | schneidet die x-Achse (Vorzeichenwechsel) |
| \(x_{2} = -\pi\) | −3,1416 | 1 | schneidet die x-Achse (Vorzeichenwechsel) |
| \(x_{3} = 0\) | 0 | 1 | schneidet die x-Achse (Vorzeichenwechsel) |
| \(x_{4} = \pi\) | 3,1416 | 1 | schneidet die x-Achse (Vorzeichenwechsel) |
| \(x_{5} = 2\pi\) | 6,2832 | 1 | schneidet die x-Achse (Vorzeichenwechsel) |
So findet der Rechner den Lösungsweg
Der Rechner schaut sich zuerst die Form des Terms an und wählt dann das passende Verfahren – genau wie Du in einer Klassenarbeit:
| Form des Terms | Beispiel | Verfahren |
|---|---|---|
| linear | \(3x - 6\) | nach x auflösen |
| quadratisch | \(x^2 - 4x - 5\) | pq-Formel (bzw. abc-Formel) |
| ohne Zahl am Ende | \(x^3 - 2x^2\) | x ausklammern, Satz vom Nullprodukt |
| nur \(x^4\), \(x^2\) und Zahl | \(x^4 - 5x^2 + 4\) | Substitution \(z = x^2\) |
| Grad 3 oder höher | \(x^3 - 6x^2 + 11x - 6\) | Nullstelle raten, Polynomdivision |
| Produkt | \((x^2 - 4)\cdot e^x\) | Satz vom Nullprodukt, jeden Faktor einzeln |
| Bruch | \(\frac{x^2 - 4}{x - 1}\) | Zähler = 0, Nenner ≠ 0 |
| e-Funktion, ln, Wurzel | \(2e^{3x} - 6\) | umstellen, Umkehrfunktion (ln, e, Quadrieren) |
| sonstige | \(x - \cos(x)\) | Näherungsverfahren (Intervallhalbierung) |
Alle Verfahren mit Beispielen und Übungsaufgaben erklärt die Seite Nullstellen berechnen. Hochpunkte, Tiefpunkte, Wendepunkte und Asymptoten auf einmal liefert der Kurvendiskussion-Rechner, die schriftliche Polynomdivision im Detail der Polynomdivision-Rechner.