10.1.3 Polynomfunktionen und rationale Funktionen

10.1.12 Definition. Es sei n ≥ 0 eine natürliche Zahl. Zudem seien a0,...,an ∈ ℝ reelle Zahlen. Dann bezeichnet man die Funktion

                  n        n−1
f : ℝ → ℝ,x ↦→ an ⋅x + an−1⋅x   + ⋅⋅⋅+ a1⋅x+ a0
als eine Polynomfunktion. Die Zahlen a0,...,an heißen Koeffizienten der Polynomfunktion f. Ist an≠0, so nennen wir an den Leitkoeffizienten von f und n den Grad von f.

10.1.13 Beispiel.

1.
Die Funktion
                5    2
f : ℝ → ℝ,x ↦→ 7x + 3x + 1
ist eine Polynomfunktion vom Grad 5. Der Leitkoeffizient von f ist 7.
2.
Die Funktion
               4    3     2
g : ℝ→  ℝ,x ↦→ x + 8x + 16x
ist eine Polynomfunktion vom Grad 4. Der Leitkoeffizient von g ist 1.
3.
Es seien a,b,c ∈ ℝ reelle Zahlen und a≠0. Dann sind alle Funktionen der Form
  • ℝ → ℝ,x↦a (Konstante Funktionen)
  • ℝ → ℝ,x↦ax+b (Lineare Funktionen)
  • ℝ → ℝ,x↦ax2 +bx+c (Quadratische Funktionen)

Polynomfunktionen.

10.1.14 Bemerkung. In Definition 10.1.12 haben wir die Begriffe “Leitkoeffizient” und “Grad” nicht für die konstante Funktion

f : ℝ → ℝ,x ↦→ 0
definiert. Der Vollständigkeit halber kann man 0 als den Leitkoeffizienten und −∞ als den Grad von f definieren. Dabei sind die beiden Werte so gewählt, dass gewisse Eigenschaften von Polynomfunktionen, auch im Falle der konstanten Nullfunktion Gültigkeit besitzen.

10.1.15 Definition. Es seien p und q zwei Polynomfunktionen. Wir definieren D := {x ∈ ℝ∣q(x)≠0}. Dann bezeichnet man die Funktion

               p(x)
f : D → ℝ, x↦→  ----
               q(x)
als eine rationale Funktion. Man nennt p auch das Zählerpolynom von f und q das Nennerpolynom von f. Den Grad von p nennt man Zählergrad von f, den Grad von q nennt man Nennergrad von f.

10.1.16 Bemerkung. In der Schule ist es üblich, Polynomfunktionen als ganzrationale Funktionen zu bezeichnen. Rationale Funktionen werden dann als gebrochenrationale Funktionen bezeichnet.

10.1.17 Beispiel.

1.
Die Funktion
                      -x+-3-
f : ℝ ∖{− 1,1}→ ℝ,x ↦→ x2− 1
ist eine rationale Funktion mit Zählerpolynom x + 3 und Nennerpolynom x2 − 1. Der Zählergrad ist 1, der Nennergrad ist 2.
2.
Die Funktion
                       7x5+ 3x2+ 1
g : ℝ ∖{− 4,0}→ ℝ,x ↦→ -4----3-----2
                      x + 8x  +16x
ist eine rationale Funktion mit Zählerpolynom 7x5 +3x2 +1 und Nennerpolynom x4 + 8x3 +16x2. Der Zählergrad ist 5, der Nennergrad ist 4.