Die ökonomische Theorie fällt ein klares Urteil über Zölle: Sie behindern den internationalen Handel und wirken dadurch wohlfahrtsmindernd. Der verstärkte Abbau von Zöllen durch das GATT-Abkommen sowie die Verhandlungsrunden der Welthandelsorganisation hat die Globalisierung stark vorangetrieben. Wie genau Zölle die internationale Wirtschaftsverflechtung beeinflussen, ist Thema dieser Unterrichtseinheit. Zudem wird diskutiert, welche unterschiedlichen Interessen bei der Zollerhebung eine Rolle spielen und welche Bedeutung die Welthandelsorganisation WTO hat. Dem dreistündigen Unterrichtsentwurf liegen Lösungsmöglichkeiten bei.

Die Grundlagen der Kostenrechnung sind sehr einfach. Die Einnahmen des Unternehmens heißen Umsatz oder Erlös und werden mit E(x) bezeichnet. Die Erlösfunktion berechnet man über Preis mal Menge. Es gilt also: E(x)=p*x. Der Gewinn ist natürlich die Differenz von Erlös und Kosten. Dementsprechend erhält man die Gewinnfunktion durch die Erlösfunktion abzüglich der Kostenfunktion, also G(x)=E(x)-K(x).

Man verschiebt eine Funktion um „a“ nach links, indem man in der Funktion jeden Buchstaben „x“ durch „x+a“ ersetzt. Ebenso verschiebt man die Funktion nach rechts, indem man „x“ durch „x-a“ ersetzt. (Beachten Sie also bitte, dass Links/Rechtsverschiebungen GEGEN die Intuition laufen [Verschiebung in die „+“-Richtung erreicht man durch „x-a“ und umgekehrt]). Verschieben von Funktionen in die y-Richtung sind einfacher. Man verschiebt eine Funktion um einen Wert „b“ nach oben oder unten, indem man an die Funktion f(x) diese Zahl anhängt. Verschieben um „b“ nach oben ist somit „f(x)+b“, Verschieben nach unten ist „f(x)-b“.

Eine Funktionenschar ist einfach eine Funktion, in welcher ein Parameter vorkommt. (Bei einer Funktion „f(x)“ heißt „x“ immer „Variable“, jeder andere Buchstabe heißt „Parameter“ und ist wird wie eine Zahl behandelt). Da man für den Parameter unendlich viele Werte einsetzen könnte, hat man unendlich viele Kurven, die alle ähnlich aussehen (und Kurvenschar heißen). Die Funktionsuntersuchung läuft vom Prinzip natürlich gleich ab, wie bei Funktionen ohne Parameter (nur eben etwas hässlicher).

Eine quadratische Ungleichung ist eine Ungleichung, in welcher „x²“ vorkommt. Es gibt zwei gute Vorgehensweisen dafür. Entweder über die quadratische Ergänzung oder man bestimmt die Nullstellen der quadratischen Parabel und überlegt, wie die Parabel liegt und weiß damit, in welchem Bereich die parabel positiv oder negativ ist.

Für viele Aufgaben mit Schaubilder ist es unerlässlich, das Aussehen der Standardfunktionen zu kennen. Es ist wichtig, die Schaubilder der folgenden Funktionstypen zu kennen: 1. die Parabeln von ganzrationalen Funktionen, 2.von Exponentialfunktionen, 3.von trigonometrische Funktionen (Sinus und Kosinus), 4.Hyperbeln von Bruch-Funktionen, 5.von Wurzelfunktionen, 6.von Logarithmenfunktionen.

Man hat das Schaubild einer bestimmten Funktion und weiß, um was für einen Funktionstyp es sich handelt. (Man weiß also, ob es eine e-Funktion oder eine Wurzel-Funktion oder z.B. eine Parabel vierter Ordnung ist). Wie findet man raus, um welche Funktion es sich genau handelt?

Bei einer Funktion und einer Umkehrfunktion sind Definitionsmenge und Wertemenge einfach vertauscht. Die Definitionsmenge der Funktion ist die Wertemenge der Umkehrfunktion und umgekehrt. (Zur Erinnerung: eine Definitionsmenge besteht aus allen x-Werten, die man einsetzen darf. Die Wertemenge sind alle y-Werte die bei einer Funktion rauskommen können.)

Folgende Problematik: Man hat beliebig viele Punkte und möchte diejenige Punktion, die am besten reinpasst, also möglichst nahe an allen Punkten vorbeiläuft. GTR oder CAS können solche Funktionen angeben, man nennt das Ganze „Regression“ oder „Funktion anpassen/optimieren“... Man muss eigentlich nur die Tastenkombinationen kennen. (Falls Sie weiter recherchieren möchten, probieren Sie die Suchbegriffe „Regression“ oder „minimale Summe der quadratischen Entfernung“).

Alle Fragen dieser vermischten Aufgaben orientieren sich an häufig auftretenden Abituraufgaben. Man braucht: Nullstellen, Hoch- Tiefpunkte, eine Tangente, desweiteren taucht auf: ein Parallelogramm, eine Extremwertaufgabe und ein kleiner Frosch. Der Sinn ist auch hier alles möglichst schnell zu rechnen, also (fast) nur mit GTR/CAS, (fast) nichts von Hand.

Alle Fragen dieser vermischten Aufgaben orientieren sich an häufig auftretenden Abituraufgaben. Haben Sie versucht ein Ei mit den Augen eines Mathematikers zu sehen? Vermutlich ist diese Aufgabe also Ihr „erstes Mal“. Man nimmt eine Ellipse, betrachtet deren Rotation um die x-Achse und erhält ein Ei. Die Gleichung der benötigten Ellipse erhalten wir über eine Funktionsanpassung, Hauptproblematik ist die Berechnung des Volumens in mehreren Varianten.

Im Hauptkapitel „2 Analysis – Tiefere Einblicke“ behandeln wir Themen, die zwar nicht direkt zur Funktionsanalyse gehören, jedoch völlig regelmäßig als Fragen in Prüfungen und Klausuren mit auftauchen. (Diverse Extremwertaufgaben, zwei Funktionen, die sich berühren oder orthogonal aufeinander stehen, stetig oder differenzierbar sind und viel, viel mehr.)

Nullstellen, der Schnittpunkt mit der x-Achse, führt natürlich auf das Problem einer Exponentialgleichung zurück. Um Exponentialgleichungen zu lösen, muss man zuerst nach dem e-Term auflösen. Danach wendet man den „ln“ an (natürlicher Logarithmus). Vom e-Term bleibt nur noch der Exponent übrig und man kommt an „x“ ran.

Die Ableitung eines e-Terms berechnet man relativ einfach. Der e-Term bleibt komplett unverändert erhalten, zusätzlich multipliziert man ihn noch mit der Ableitung der Hochzahl. Da die Ableitung der Hochzahl eine Art „innere Ableitung“ ist, wendet man im Prinzip die Kettenregel an. Als Formel könnte man anwenden: f(x)=a*e^(bx+c) => f'(x)=a*e^(bx+c)*b.

Das Integrieren von e-Termen läuft ähnlich ab, wie das Ableiten. In der Stammfunktion bleibt der e-Term komplett unverändert, die innere Ableitung (die Ableitung der Hochzahl) wird runter, in den Nenner geschrieben. Man führt also eine umgekehrte Kettenregel an, auch „lineare Substitution“ genannt. Für die Stammfunktion F(x) (böse gesagt: die Aufleitung) kann man daher die Formel anwenden: f(x)=a*e^(bx+c) => F(x)=a/b*e^(bx+c).

Braucht man die Stammfunktion von besonders hässliche Exponentialgleichungen, kann man eigentlich nur die Produktintegration (=partielle Integration) anwenden oder die Integration durch Substitution. Vielleicht kann man auch den ein- oder anderen Trick anwenden.

Um einen Grenzwert zu berechnen, lässt man in der Funktion x einmal gegen plus Unendlich und einmal gegen minus Unendlich laufen. e hoch unendlich geht gegen unendlich, e hoch minus unendlich geht gegen Null. Ist das Ergebnis eine Zahl, so ist dieses die waagerechte Asymptote.

Falls es sich bei der Funktion um einen Bruch handelt, muss man eventuell senkrechte Asymptoten in Betracht ziehen. Dieses geschieht indem man den Nenner Null setzt. Das Gleiche gilt, falls in der e-Funktion noch zusätzlich ein Logarithmus auftaucht. Das Argument des Logarithmus wird Null gesetzt, die Lösung ist wiederum eine senkrechte Asymptote. Grenzwerte, also waagerechte oder schiefe Asymptoten erhält man wie üblicherweise, indem man x gegen plus und minus Unendlich laufen lässt.

Um das Schaubild einer Exponential-Funktion zu skizzieren oder zu zeichnen, kann man entweder eine ausführliche Wertetabelle machen oder man bestimmt die Asymptoten, eventuell noch Nullstellen, vielleicht berechnet man auch noch zu verschiedenen x-Werten die zugehörigen y-Werte. Das müsste ausreichen, um einen ordentlichen Graphen zu erstellen.

Eine Exponentialfunktion ist eine Funktion, in welcher die Unbekannte „x“ in der Hochzahl steht. Die mit Abstand wichtigste Exponentialfunktion ist die e-Funktion, welche die Eulersche Zahl (also e=2,718...) als Basis hat.