Nullstellen

Definition

Nullstellen einer Funktion sind in die Funktion eingesetzte Werte, die einen Funktionswert von 0 ergeben, das heißt f (x) = 0.

Es kann eine, mehrere oder auch keine Nullstelle geben.

Kurzbeispiel: Die Funktion f (x) = 2x - 2 hat eine Nullstelle bei x = 1, denn 2 × 1 - 2 = 2 - 2 = 0.

Grafisch: die Funktion schneidet die x-Achse.

Ökonomisch werden Nullstellen zum Beispiel bei der Break-Even-Analyse berechnet, um zu sehen, bei welcher Absatzmenge die Gewinnschwelle erreicht wird.

Alternative Begriffe: Nullstellen-Berechnung, Nullstellenberechnung.

Beispiel

Hier soll die Nullstelle einer linearen Funktion berechnet werden:

Ein Standbetreiber verkauft Becher Glühwein auf einem Weihnachtsmarkt.

Der Verkaufspreis pro Stück ist 2 €, die variablen Kosten pro Stück sind 1 € (Einkaufspreis Glühwein) und die Fixkosten (Standgebühr) betragen 150 €.

Wann wird die Gewinnschwelle erreicht? (ein Gewinn von 0 €, kein Verlust mehr).

Mit x für Absatzmenge lautet die Gewinnfunktion f (x):

f (x) = 2x - 1x - 150

In Worten: 2 € mal die Menge x ist der Umsatzerlös; davon gehen die variablen Kosten in Höhe von 1 € mal die Menge x ab und zum Schluss werden die Fixkosten von 150 € abgezogen.

Ist das Ergebnis positiv, gibt es einen Gewinn; ist das Ergebnis negativ, gibt es einen Verlust.

Beispiel für Menge x = 200 Becher:

f (200) = 2 × 200 - 1 × 200 - 150 = 400 - 200 - 150 = 50 (Gewinn).

Nullstelle berechnen

Um die Nullstelle zu berechnen – es kann bei einer linearen Funktion nur eine geben, siehe weiter unten –, setzt man die Funktion gleich 0:

f (x) = 2x - 1x - 150 = 0

x - 150 = 0

x = 150

Bei einer Absatzmenge x gleich 150 Stück ist der Break-Even erreicht: 150 × 2 € - 150 × 1 € - 150 € = 0 €.

Anzahl der Nullstellen

Eine Funktion hat maximal nur so viele Nullstellen, wie ihr Grad ist:

Eine lineare Funktion (enthält ein x1 bzw. x) wie im Beispiel oben ist vom Grad 1 und hat deshalb maximal 1 Nullstelle.

Eine quadratische Funktion (enthält ein x2) ist vom Grad 2 und hat deshalb maximal 2 Nullstellen.

Eine kubische Funktion (enthält ein x3) ist vom Grad 3 und hat deshalb maximal 3 Nullstellen (und mindestens eine Nullstelle).

Eine Funktion 4. Grades (enthält ein x4) hat maximal 4 Nullstellen.

Vielfachheit von Nullstellen

Die Vielfachheit von Nullstellen gibt an, wie oft ein und dieselbe Nullstelle bei einer Funktion auftritt, zum Beispiel