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Potenzfunktionen, allgemein

Funktionen mit Gleichungen
der Form y = x n     ( x   ∈ ℝ ,     n ∈   ℤ )
heißen Potenzfunktionen.
Es ist zweckmäßig, eine Einteilung der Potenzfunktionen in Abhängigkeit vom Exponenten n vorzunehmen.

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Ungerade Potenzfunktionen

Funktionen mit Gleichungen der Form y = x n     ( x   ∈ ℝ ,     n ∈   ℤ ) heißen Potenzfunktionen.
Ist der Exponent n in y = f ( x ) = x n eine ungerade Zahl (n = 2k + 1 mit k ∈ ℤ ), so liegen ungerade Funktionen vor.

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Kegelschnitte

Reguläre Kegelschnitte entstehen, wenn die Mantelfläche eines geraden Kreiskegels (Doppelkegel) von einer Ebene geschnitten wird, die nicht durch die Spitze S des Kreiskegels geht. Je nach der Lage der Schnittebene unterscheidet man verschiedene Kegelschnittkurven: Ellipsen, Parabeln, Hyperbeln, Kreise.

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Apollonios

APOLLONIOS VON PERGE (um 262 bis 190 v. Chr.), griechisch-hellenistischer Mathematiker und Astronom
* um 262 v. Chr. Perge (Pamphylien, heutige Türkei);
† um 190 v. Chr.

APOLLONIOS VON PERGE, auch „der große Geometer“ genannt, war ein Schüler EUKLIDs. Er beschäftigte sich sowohl mit arithmetischen Berechnungen als auch mit der Statistik. Besonders zu erwähnen ist sein Hauptwerk „Conica“, in dem er die Ergebnisse der antiken Kegelschnittlehre zusammenfasste.
APOLLONIOS lieferte auch wichtige Beiträge zur Astronomie. Speziell wandte er geometrische Modelle auf die Planentenbewegung an.

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Gleichungen der Kegelschnitte

Im Allgemeinen werden (nur) Kegelschnitte in sogenannter achsenparalleler Lage betrachtet. Dann lassen sich relativ einfache Mittelpunktsgleichungen für Kreis, Ellipse und Hyperbel sowie eine allgemeine Scheitelgleichung für alle Kegelschnitte angegeben.

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Kegelschnitte in Polarkoordinatendarstellung

Zur Darstellung von Kegelschnitten in Polarkoordinaten werden die folgenden Umrechnungsformeln (von kartesischen Koordinaten in Polarkoordinaten) benutzt:
  x = r ⋅ cos ϕ y = r ⋅ sin ϕ   ( ∗ )

Durch Einsetzen in die Mittelpunkts- oder Scheitelgleichungen des entsprechenden Kegelschnittes und anschließendes Umformen ergeben sich die gewünschten Darstellungen.

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Darstellung geometrischer Objekte durch Differenzialgleichungen

Die Lösungen (Integrale) von Differenzialgleichungen sind Kurvenscharen. Entsprechend lassen sich Klassen von Kurven, die sich nur durch konstante Parameter unterscheiden, durch Differenzialgleichungen darstellen. Im Folgenden werden Differenzialgleichungen für geometrische Grundgebilde wie Gerade, Kreis, Parabel, Ellipse und Hyperbel angegeben.

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Kurven in Polarkoordinatendarstellung

Kegelschnitte können auch in Polarkoordinatendarstellung angegeben werde.
Die Darstellung mithilfe von Polarkoordinaten wird auch benutzt für Spiralen, Schraubenlinien und cassinische Kurven.

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Apollonios von Perge

* etwa 262 v.Chr. Perge (Pamphylien, heutige Türkei);
† etwa 190 v.Chr.

APOLLONIOS VON PERGE, auch „der große Geometer“ genannt, war ein Schüler EUKLIDS. Er beschäftigte sich sowohl mit arithmetischen Berechnungen als auch mit der Statistik. Besonders zu erwähnen ist sein Hauptwerk „Conica“, in dem er die Ergebnisse der antiken Kegelschnittslehre zusammenfasste.
APOLLONIOS lieferte auch wichtige Beiträge zur Astronomie. Speziell wandte er geometrische Modelle auf die Planentenbewegung an.

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Asymptoten der Hyperbel

Als einziger Kegelschnitt besitzt die Hyperbel ein Paar Asymptoten. Deren Gleichungen lassen sich wie im Folgenden skizziert bestimmen.

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Definition der Kegelschnitte

Als Kegelschnitte bezeichnet man Kurven, die beim Schnitt eines geraden Doppelkreiskegels (Rotationskegels) mit einer Ebene ε entstehen.

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Potenzfunktionen

Unter Potenzfunktionen werden Funktionen mit Gleichungen der folgenden Form verstanden:
  y = f ( x ) = x n     ( x ∈ ℝ ;       n ∈ ℤ \ { 0 } )
Ihre Graphen nennt man Parabeln ( n > 0 ) bzw. Hyperbeln ( n < 0 ) n-ter Ordnung.

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