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Mathe

Linear, quadratisch oder exponentiell?

Aus einer Wertetabelle erkennst du, ob Wachstum linear, quadratisch oder exponentiell ist. Du nutzt Differenzen und Quotienten.

  • ca. 12 Minuten
  • Klasse 10
  • Niveau: Standard

Das lernst du heute

  • Ich unterscheide die drei Wachstumsarten in Tabellen.
  • Ich berechne Differenzen und Quotienten.
  • Ich vergleiche das langfristige Wachstum.

Das brauchst du schon: Vielleicht hilft dir zuerst eine dieser Lektionen: Linear oder quadratisch?, Die Funktion y = a · bˣ

Du prüfst eine Tabelle in drei Schritten. Die x-Werte steigen dabei immer um 1.

1. Differenzen: Subtrahiere benachbarte y-Werte. Sind sie alle gleich, ist es linear. Beispiel 3, 7, 11, 15, 19: Differenzen 4, 4, 4, 4.

2. Zweite Differenzen: Sind die ersten Differenzen nicht gleich, bilde Differenzen der Differenzen. Sind diese gleich, ist es quadratisch. Beispiel 1, 4, 9, 16, 25: Differenzen 3, 5, 7, 9, zweite Differenzen 2, 2, 2.

3. Quotienten: Teile benachbarte y-Werte. Sind die Quotienten alle gleich, ist es exponentiell. Beispiel 3, 6, 12, 24, 48: Quotienten 2, 2, 2, 2.

Auf lange Sicht gewinnt das exponentielle Wachstum (mit einem Faktor über 1) immer: Bei x = 10 ist 2ˣ = 1 024, aber x² nur 100 und 2x nur 20.

Linear: gleiche Differenzen. Exponentiell: gleiche Quotienten.
x01234
linear: 3 + 4x37111519
quadratisch: (x + 1)²1491625
exponentiell: 3 · 2ˣ36122448

Welche Funktion steckt in der Tabelle?

  1. y-Werte: 2, 6, 18, 54, 162.
  2. Differenzen: 4, 12, 36, 108. Nicht gleich, also nicht linear.
  3. Quotienten: 6 : 2 = 3, 18 : 6 = 3, 54 : 18 = 3, 162 : 54 = 3. Alle gleich.
  4. Also exponentiell mit dem Faktor 3 und dem Startwert 2.
  5. Funktion: f(x) = 2 · 3ˣ.

Ich verstehe das noch nicht

Such dir aus, was dir hilft.

Noch einfacher erklärt

Erste Differenzen gleich: linear.

Zweite Differenzen gleich: quadratisch.

Quotienten gleich: exponentiell.

Ein Beispiel

Beispiel

Ein Sparschwein, in das jede Woche 4 € kommen: Der Betrag darin wächst linear. Ein Betrag, der sich jede Woche verdoppelt, wächst exponentiell.

Schritt für Schritt

Wir prüfen 5, 10, 20, 40

  1. Differenzen: 5, 10, 20. Nicht gleich.
  2. Quotienten: 10 : 5 = 2, 20 : 10 = 2, 40 : 20 = 2.
  3. Die Quotienten sind gleich: exponentiell mit Faktor 2.

Mit einem Bild erklärt

x0123
y5102040
Quotient222

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Ausprobieren

Jetzt zusammen

Wir lösen die Aufgabe gemeinsam. Nutze die Hilfen, wenn du sie brauchst.

Die y-Werte sind 5, 10, 20, 40 (x = 0 bis 3). Welche Wachstumsart ist es?
Lösung ansehen

Lösung: exponentiell

Üben

Jetzt du

Jetzt probierst du es allein.

Die y-Werte sind 2, 5, 8, 11 (x = 0 bis 3). Welche Wachstumsart ist es?
Lösung ansehen

Lösung: linear

Tipp: Fange mit den Differenzen an. Sind sie gleich, bist du fertig. Sonst prüfe die zweiten Differenzen und die Quotienten.

Merksatz: Gleiche Differenzen: linear. Gleiche zweite Differenzen: quadratisch. Gleiche Quotienten: exponentiell.

Typischer Fehler: Viele halten schnelles Wachstum für quadratisch. Wächst der Wert aber bei jedem Schritt mit demselben Faktor, ist es exponentiell. Prüfe dafür die Quotienten.

Prüfen

Mini-Quiz

4 kurze Fragen, ohne Noten. Bei jeder Frage kannst du dir die Lösung ansehen.

Frage 1 Die y-Werte sind 0, 1, 4, 9 (x = 0 bis 3). Welche Wachstumsart ist es?
Lösung ansehen

Lösung: quadratisch

Frage 2 Die y-Werte sind 4, 20, 100, 500. Welcher Faktor steckt dahinter?

Zeig mir den ersten Schritt

Teile 20 durch 4.

Lösung ansehen

Lösung: 5

20 : 4 = 5, 100 : 20 = 5, 500 : 100 = 5.

Frage 3 Bei exponentiellem Wachstum sind die Differenzen benachbarter y-Werte immer gleich.
Lösung ansehen

Lösung: Stimmt nicht

Frage 4 Welcher Wert ist bei x = 10 am größten?
Lösung ansehen

Lösung: 2ˣ = 1 024

Geschafft

Mit Differenzen, zweiten Differenzen und Quotienten unterscheidest du die drei Wachstumsarten. Exponentielles Wachstum überholt auf lange Sicht die anderen.

Zum Schluss

Kannst du das schon?

Hake ab, was du schon kannst. Was noch fehlt, schaust du dir einfach noch einmal an.

Zum Ausdrucken

Übungsheft Exponentielles Wachstum

Kurz erklärt, 47 Aufgaben in drei Stufen und alle Lösungen. Kostenlos.

PDF, 386 KB

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