Proportionale und antiproportionale Zuordnung – Rechner für Gleichung und Proportionalitätsfaktor aus einem Punkt
Wählen Sie proportional oder antiproportional und geben Sie die Koordinaten eines Punktes des Graphen ein. Geben Sie zusätzlich ein x ein, wird auch der y-Wert dazu berechnet.
Inhaltsverzeichnis
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Das können Sie auf dieser Seite
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Wofür braucht man diese Berechnung?
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Anleitung
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Formeln und Graphen
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Symbole und Begriffe
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Das sollten Sie vorher wissen
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So berechnen Sie es in Excel
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So berechnen Sie es in Google Tabellen
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So berechnen Sie es in Python
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So schreiben Sie die Formel in LaTeX und anderen Formelsprachen (zum Kopieren)
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So lassen Sie ChatGPT rechnen
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Die Vorteile von DataChef
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Verwandte Funktionen
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Alle Rechner von NumberChef
Das können Sie auf dieser Seite
- Sie geben nur die Koordinaten eines Punktes des Graphen ein und erhalten sofort die Gleichung der proportionalen Zuordnung \(y = ax\) oder der antiproportionalen Zuordnung \(y = \dfrac{a}{x}\) samt Proportionalitätsfaktor \(a\)
- Der Proportionalitätsfaktor wird wie in der Schule als „\(y\) geteilt durch \(x\)“ berechnet (bei antiproportionalen Zuordnungen „\(x\) mal \(y\)“), mit Rechenweg. Das Ergebnis erscheint als vollständig gekürzter Bruch (exakter Wert) wie \(-\dfrac{2}{3}\)
- Auf Wunsch berechnet der Rechner auch den y-Wert zu einem \(x\) Ihrer Wahl
- Dazu erhalten Sie eine Wertetabelle für \(x = -6\) bis \(6\) und den Graphen (bei proportionalen Zuordnungen eine Gerade durch den Ursprung, bei antiproportionalen eine Hyperbel)
- Als Koordinaten sind Dezimalzahlen, negative Zahlen und Brüche wie 3/4 möglich
Wofür braucht man diese Berechnung?
Kostet ein Heft 3 €, kosten \(x\) Hefte \(y = 3x\) Euro. Der Einzelpreis ist der Proportionalitätsfaktor: Doppelte Menge, doppelter Preis. Schnelle Überschläge wie „Was kosten 8 Stück?“ – der klassische Dreisatz – sind genau diese Gleichung.
Ware nach Gewicht (Käse zu 2,50 € pro 100 g: 300 g kosten \(2{,}50 \cdot 3 = 7{,}50\) €) und Tanken (bei 1,75 € pro Liter kosten 40 Liter 70 €) funktionieren genauso. Solange es keinen Mengenrabatt gibt, ist der Preis proportional zur Menge.
Bei gleichbleibender Geschwindigkeit ist die zurückgelegte Strecke proportional zur Zeit (bei 60 km/h gilt \(y = 60x\)). Ein Auto, das 6 Liter auf 100 km verbraucht, braucht für \(x\) Kilometer \(y = 0{,}06x\) Liter – für 350 km also \(0{,}06 \cdot 350 = 21\) Liter.
Das sind Schätzungen unter der Annahme, dass Geschwindigkeit und Verbrauch ungefähr gleich bleiben, aber es sind die häufigsten Rechnungen mit proportionalen Zuordnungen bei der Planung einer Fahrt.
Für eine Fahrt zu einem 120 km entfernten Ziel beträgt die Fahrzeit \(y = \dfrac{120}{x}\) Stunden, wobei \(x\) die Geschwindigkeit in km/h ist. Mit 120 km/h dauert es 1 Stunde, mit 60 km/h 2 Stunden. Halbe Geschwindigkeit, doppelte Zeit – ein klassisches Beispiel für eine antiproportionale Zuordnung.
Ihr Kennzeichen ist ein gleichbleibendes Produkt: Geschwindigkeit × Zeit = Strecke. Damit vergleichen Sie zum Beispiel die Fahrzeiten von Zug und Bus oder planen Ihr Tempo.
Teilen sich \(x\) Personen 600 Flyer gleichmäßig auf, verteilt jede \(y = \dfrac{600}{x}\) Flyer. Doppelt so viele Leute, halb so viel pro Person.
Immer wenn eine feste Arbeitsmenge gleichmäßig verteilt wird – die Vorbereitung eines Schulfests, das Erfassen von Daten –, gibt diese antiproportionale Zuordnung einen Anhaltspunkt, wie viele Leute man braucht.
Wie weit sich eine Feder dehnt, ist proportional zum angehängten Gewicht (hookesches Gesetz, Thema im Physikunterricht). Dehnt sich eine Feder bei 20 g um 4 cm, beträgt die Dehnung \(y = 0{,}2x\) cm (\(x\) ist die Masse in Gramm); 50 g dehnen sie also um 10 cm. Der Proportionalitätsfaktor zeigt, wie leicht sich die Feder dehnt.
Eine Federwaage, die das Gewicht über die Dehnung einer Feder misst, beruht auf dieser Eigenschaft. Das Gesetz gilt aber nur, solange die Feder nicht so weit gedehnt wird, dass sie nicht mehr zurückfedert.
Formeln und Graphen
Symbole und Begriffe
Symbole
| \(x,\ y\) | x, y | Buchstaben für zwei Größen, die sich gemeinsam ändern (Variablen). Üblicherweise stehen Buchstaben vom Ende des Alphabets, \(x,\ y,\ z\), für Zahlen, die viele Werte annehmen können und noch nicht festliegen (das soll auf den Mathematiker Descartes zurückgehen). |
| \(a\) | a | Der Buchstabe für den Proportionalitätsfaktor. Buchstaben vom Anfang des Alphabets, \(a,\ b,\ c\), stehen üblicherweise für feste Zahlen (Konstanten). Viele deutsche Schulbücher nehmen stattdessen \(k\). Bei \(y = ax\) wie bei \(y = \dfrac{a}{x}\) ist mit \(a\) die ganze Gleichung bekannt. |
| \((2 \,|\, 6)\) | 2, 6 (ein Punkt) | So schreibt man die Koordinaten eines Punktes. Links vom Strich steht die \(x\)-Koordinate, rechts die \(y\)-Koordinate. „Geht durch den Punkt \((2 \,|\, 6)\)“ heißt: Für \(x = 2\) ist \(y = 6\). |
| \(\div\), \(\times\) | geteilt durch, mal | Die Zeichen für Division und Multiplikation (in Deutschland schreibt man meist \(:\) und \(\cdot\)). Den Proportionalitätsfaktor erhält man bei proportionalen Zuordnungen mit \(y \div x\), bei antiproportionalen mit \(x \times y\). In Termen lässt man den Malpunkt weg: \(ax\) bedeutet \(a \cdot x\). |
| \(\neq\) | ungleich | Das Zeichen für „ungleich“: ein Gleichheitszeichen mit Schrägstrich. Das „\(a \neq 0\)“ in den Definitionen bedeutet „\(a\) ist eine Zahl außer 0“. |
Begriffe
| proportionale Zuordnung | Eine Zuordnung, bei der sich \(y\) verdoppelt oder verdreifacht, wenn sich \(x\) verdoppelt oder verdreifacht. Man sagt auch „\(y\) ist proportional zu \(x\)“. Die Gleichung ist \(y = ax\) (\(a \neq 0\)), der Graph eine Gerade durch den Ursprung. Thema in Klasse 6–7 (11–13 Jahre). |
| antiproportionale Zuordnung | Eine Zuordnung, bei der \(y\) halb oder ein Drittel so groß wird, wenn sich \(x\) verdoppelt oder verdreifacht. Man sagt auch „\(y\) ist umgekehrt proportional zu \(x\)“. Die Gleichung ist \(y = \dfrac{a}{x}\) (\(a \neq 0\)), und \(x \cdot y\) ist immer gleich. Der Graph ist eine Hyperbel. |
| Proportionalitätsfaktor | Das \(a\) in \(y = ax\) und \(y = \dfrac{a}{x}\) (auch Proportionalitätskonstante). Die feste Zahl, die die Gleichung bestimmt: Bei proportionalen Zuordnungen hat \(y \div x\), bei antiproportionalen \(x \cdot y\) an jedem Punkt diesen Wert. |
| Funktion | Eine Zuordnung, die jeder eingesetzten Zahl nach einer festen Regel genau eine Zahl zuordnet. Proportionale und antiproportionale Zuordnungen sind Funktionen, weil zu jedem \(x\) genau ein \(y\) gehört. |
| Variable | Ein Buchstabe, der viele Werte annehmen kann. Bei proportionalen und antiproportionalen Zuordnungen sind \(x\) und \(y\) die Variablen – im Unterschied zu einer festen Zahl (Konstante) wie \(a\). |
| Koordinaten | Ein Zahlenpaar \((x \,|\, y)\), das die Lage eines Punktes angibt. Die waagerechte Lage ist die \(x\)-Koordinate, die senkrechte die \(y\)-Koordinate. Ein Graph ist die Menge aller Punkte \((x \,|\, y)\), die die Gleichung erfüllen. |
| Ursprung | Der Mittelpunkt des Koordinatensystems, \((0 \,|\, 0)\). Er heißt \(O\) (vom lateinischen „origo“). Der Graph einer proportionalen Zuordnung geht immer durch den Ursprung. |
| Hyperbel | Die beiden glatten Kurvenäste, die den Graphen einer antiproportionalen Zuordnung bilden. Sie nähern sich der \(x\)-Achse und der \(y\)-Achse immer weiter an, berühren sie aber nie. |
| Wertetabelle | Eine Tabelle mit Werten von \(x\) und den zugehörigen Werten von \(y\). Im Unterricht prüft man damit die Eigenschaften proportionaler und antiproportionaler Zuordnungen (wie sich \(y\) beim Verdoppeln oder Verdreifachen von \(x\) ändert). |
Das sollten Sie vorher wissen
Hier steht, was Ihnen hilft, die Rechnungen auf dieser Seite wirklich zu verstehen – statt nur auf die Schaltfläche zu klicken.
Wenn Sie nicht weiterkommen, ist das Wiederholen dieser Themen der schnellste Weg.
| Positive und negative Zahlen (Klasse 6–7, 11–13 Jahre) |
|
| Terme mit Variablen (Klasse 7, 12–13 Jahre) |
|
| Das Koordinatensystem (Klasse 5–6, 10–12 Jahre) |
|
| Bruchrechnung (Klasse 5–6, 10–12 Jahre) |
|
| Zuordnungen und Dreisatz (Klasse 6–7, 11–13 Jahre) |
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So berechnen Sie es in Excel
| x-Koordinate des Punktes | 2 |
| y-Koordinate des Punktes | 6 |
| Faktor a = y : x | =B2/B1 |
| x, zu dem y gesucht ist | 5 |
| y = a · x | =B3*B4 |
| x-Koordinate des Punktes | 2 |
| y-Koordinate des Punktes | 6 |
| Faktor a = x · y | =B1*B2 |
| x, zu dem y gesucht ist | 8 |
| y = a : x | =B3/B4 |
| Faktor a | 3 | ||||||
| x | -3 | -2 | -1 | 0 | 1 | 2 | 3 |
| y = ax | =B2*$B$1 | =C2*$B$1 | =D2*$B$1 | =E2*$B$1 | =F2*$B$1 | =G2*$B$1 | =H2*$B$1 |
| Faktor a | 12 | |||||||
| x | -4 | -3 | -2 | -1 | 1 | 2 | 3 | 4 |
| y = a/x | =$B$1/B2 | =$B$1/C2 | =$B$1/D2 | =$B$1/E2 | =$B$1/F2 | =$B$1/G2 | =$B$1/H2 | =$B$1/I2 |
Die erste Tabelle ist die proportionale Zuordnung durch den Punkt (2 | 6): Der Faktor a ist 3, und für x = 5 ist y = 15.
Die zweite Tabelle ist die antiproportionale Zuordnung durch denselben Punkt (2 | 6): a ist 12, und für x = 8 ist y = 1,5 (= 3/2).
Die dritte und vierte Tabelle bauen eine Wertetabelle mit einer x-Zeile und einer y-Zeile wie im Schulbuch. Das $ in $B$1 hält den Bezug auf den Faktor fest, wenn Sie die Formel nach rechts kopieren. In der Tabelle der antiproportionalen Zuordnung fehlt x = 0, weil man nicht durch 0 teilen kann.
So berechnen Sie es in Google Tabellen
| x-Koordinate des Punktes | 2 |
| y-Koordinate des Punktes | 6 |
| Faktor a = y : x | =B2/B1 |
| x, zu dem y gesucht ist | 5 |
| y = a · x | =B3*B4 |
| x-Koordinate des Punktes | 2 |
| y-Koordinate des Punktes | 6 |
| Faktor a = x · y | =B1*B2 |
| x, zu dem y gesucht ist | 8 |
| y = a : x | =B3/B4 |
| Faktor a | 3 | ||||||
| x | -3 | -2 | -1 | 0 | 1 | 2 | 3 |
| y = ax | =B2*$B$1 | =C2*$B$1 | =D2*$B$1 | =E2*$B$1 | =F2*$B$1 | =G2*$B$1 | =H2*$B$1 |
| Faktor a | 12 | |||||||
| x | -4 | -3 | -2 | -1 | 1 | 2 | 3 | 4 |
| y = a/x | =$B$1/B2 | =$B$1/C2 | =$B$1/D2 | =$B$1/E2 | =$B$1/F2 | =$B$1/G2 | =$B$1/H2 | =$B$1/I2 |
So berechnen Sie es in Python
from fractions import Fraction
# Ein Punkt (x1, y1) des Graphen (einen Bruch wie 3/4 schreibt man Fraction(3, 4))
x1 = Fraction(2)
y1 = Fraction(6)
# Proportionale Zuordnung y = ax: der Faktor ist „y geteilt durch x“
constant_direct = y1 / x1
print(f"Faktor a = {constant_direct} -> Gleichung y = {constant_direct}x")
# Antiproportionale Zuordnung y = a/x: der Faktor ist „x mal y“
constant_inverse = x1 * y1
print(f"Faktor a = {constant_inverse} -> Gleichung y = {constant_inverse}/x")
# Der y-Wert zu einem gewählten x
x_value = Fraction(8)
print(f"Proportional: für x = {x_value} ist y = {constant_direct * x_value}")
print(f"Antiproportional: für x = {x_value} ist y = {constant_inverse / x_value}")
So schreiben Sie die Formel in LaTeX und anderen Formelsprachen (zum Kopieren)
y = ax
y = ax
<math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" display="block">
<mrow>
<mi>y</mi>
<mo>=</mo>
<mi>a</mi>
<mi>x</mi>
</mrow>
</math>
y = a x
y == a x
y := a*x;
y = a*x;
y = ax
a = y ÷ x
a = \frac{y}{x}
<math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" display="block">
<mrow>
<mi>a</mi>
<mo>=</mo>
<mfrac>
<mi>y</mi>
<mi>x</mi>
</mfrac>
</mrow>
</math>
a = y/x
a == y/x
a := y/x;
a = y/x;
a = y/x
y = a/x
y = \frac{a}{x}
<math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" display="block">
<mrow>
<mi>y</mi>
<mo>=</mo>
<mfrac>
<mi>a</mi>
<mi>x</mi>
</mfrac>
</mrow>
</math>
y = a/x
y == a/x
y := a/x;
y = a/x;
y = a/x
a = x × y
a = xy
<math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" display="block">
<mrow>
<mi>a</mi>
<mo>=</mo>
<mi>x</mi>
<mi>y</mi>
</mrow>
</math>
a = x y
a == x y
a := x*y;
a = x*y;
a = xy
So lassen Sie ChatGPT rechnen
Sie sind ein Rechenassistent für Mathematik (proportionale und antiproportionale Zuordnungen). Führen Sie die folgende Berechnung aus, indem Sie tatsächlich Python-Code ausführen, und stützen Sie Ihre Antwort nur auf die Zahlen aus dem Ausführungsergebnis (nicht im Kopf rechnen und nicht schätzen). y ist proportional zu x, und der Graph geht durch den Punkt (2 | 6). 1. Der Proportionalitätsfaktor a (y geteilt durch x) und die Gleichung für y in Abhängigkeit von x 2. Der Wert von y für x = 5 Außerdem: y ist umgekehrt proportional zu x, und der Graph geht durch denselben Punkt (2 | 6). 3. Der Proportionalitätsfaktor a (x mal y) und die Gleichung für y in Abhängigkeit von x 4. Der Wert von y für x = 8 (als vollständig gekürzter Bruch und als Dezimalzahl) Rechnen Sie in Python mit dem Modul fractions aus der Standardbibliothek exakt. Zeigen Sie die verwendeten Formeln und die Zahlen aus dem Ausführungsergebnis.
Anleitung
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1Werte eingebenTragen Sie die Zahlen, mit denen Sie rechnen möchten, in die Eingabefelder ein
-
2BerechnenKlicken Sie auf die Schaltfläche „Berechnen“
-
3Ergebnis ansehenDas Ergebnis erscheint sofort. Auf derselben Seite finden Sie auch den Rechenweg und die Erklärung der Formel
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