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Fokus Nachhilfe

Umkehrfunktion

Die Umkehrfunktion macht eine Funktion rückgängig: Sie ordnet jedem y-Wert wieder den x-Wert zu, aus dem er entstanden ist. Du berechnest sie, indem du nach x auflöst und x und y tauschst; ihr Graph ist an der Geraden y = x gespiegelt.

  • 1. Jahr Gymnasium
  • Gymnasium
Zwei Jugendliche am Gymnasium sitzen an einem Pult; eine hält einen kleinen Handspiegel neben ein Heft, der andere schaut neugierig zu.
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Das musst du wissen

Erklärung

Die Umkehrfunktion macht rückgängig, was f tut: Aus f(4)=11 wird . Vorher prüfst du, ob f umkehrbar ist. Dann löst du y=f(x) nach x auf und tauschst x und y. Am Schluss gibst du und Wertemenge an.

Was die Umkehrfunktion macht

​f(x)=2x+3 rechnet: mal 2, dann plus 3. Aus 4 wird f(4)=11.

Die Umkehrfunktion geht den Weg zurück, in umgekehrter Reihenfolge: minus 3, dann geteilt durch 2. Aus 11 wird (11−3):2=4.

Man schreibt und liest «f invers». Die −1 ist kein : ist nicht 1f(x).

MerkeDie Umkehrfunktion hebt die auf: und .

In drei Schritten berechnen

So findest du die Umkehrfunktion von f(x)=2x+3:

  1. Schreibe y=2x+3.
  2. Löse nach x auf: x=y−32.
  3. Tausche x und y: y=x−32.

Also ist . Probe: .

Hat eine Gerade die m≠0, hat ihre Umkehrfunktion die Steigung 1m.

MerkeErst nach x auflösen, dann x und y tauschen. Die Reihenfolge darfst du auch umdrehen: erst tauschen, dann nach y auflösen.

-50510-5510xyf(x) = 2x + 3f⁻¹(x) = (x − 3)/2y = x(4 | 11)(11 | 4)
Die Gerade f(x) = 2x + 3 geht durch (4 | 11), ihre Umkehrfunktion durch (11 | 4). Beide liegen spiegelbildlich zur Geraden y = x.

Der Graph: Spiegelung an y = x

Weil x und y tauschen, wird aus jedem Punkt (a|b) von f der Punkt (b|a) von .

Das ist eine Spiegelung an der Geraden y=x. Du kannst darum zeichnen, ohne die zu kennen: Punkte von f nehmen, Koordinaten tauschen, verbinden.

MerkeDer der Umkehrfunktion ist der Graph von f, gespiegelt an der Geraden y = x.

-20246-2246xyf(x) = 2^xf⁻¹(x) = log₂(x)y = x(1 | 2)(2 | 1)(2 | 4)(4 | 2)
Die Kurve y = 2^x und ihre Umkehrfunktion y = log₂(x) liegen spiegelbildlich zur Geraden y = x. Aus (2 | 4) wird (4 | 2).

Wann gibt es eine Umkehrfunktion?

Eine Funktion ist nur umkehrbar, wenn jeder y-Wert zu genau einem x-Wert gehört.

Bei f(x)=x2 ist f(3)=9 und f(−3)=9. Zu y=9 gehören zwei x-Werte, also ist x2 auf allen nicht umkehrbar.

Test am Graphen: Jede waagrechte Gerade schneidet ihn höchstens einmal. Das gilt sicher, wenn der Graph überall steigt oder überall fällt.

MerkeUmkehrbar ist eine Funktion, wenn jede waagrechte Gerade ihren Graphen höchstens einmal schneidet.

-4-2024510xyf(x) = x²y = 9(−3 | 9)(3 | 9)
Die waagrechte Gerade y = 9 schneidet die Parabel f(x) = x² zweimal, bei x = −3 und x = 3. Darum ist x² auf allen reellen Zahlen nicht umkehrbar.

Definitionsmenge einschränken

Ist f nicht umkehrbar, nimmst du einen Teil, auf dem es geht. Bei x2 ist das der rechte Ast mit x≥0:

Dabei tauschen Definitionsmenge und Wertemenge die Plätze. Hier haben beide und .

MerkeDie Definitionsmenge von f ist die Wertemenge von f⁻¹, und die Wertemenge von f ist die Definitionsmenge von f⁻¹.

-20246246xyf(x) = x²f⁻¹(x) = √xy = x(2 | 4)(4 | 2)
Nur der rechte Ast der Parabel y = x² (x ≥ 0) ist das Spiegelbild der Wurzelkurve y = √x an der Geraden y = x. Aus (2 | 4) wird (4 | 2).

Bekannte Paare

Diese Funktionen heben sich gegenseitig auf:

f
x+a x−a
ax, a≠0 xa
x2, x≥0
x3
, x>0
, x>0

​y=1x ist ihre eigene Umkehrfunktion, ebenso y=−x+c.

MerkeWurzel und Quadrat, und zur gleichen Basis heben sich gegenseitig auf.

Umkehrfunktion: Übersicht mit Tabelle Bekannte Paare.
Umkehrfunktion auf einen Blick: Bekannte Paare als Tabelle.

Häufige Fehler

  • ✕​, also ist zu f(x)=2x die Umkehrfunktion 12x.

    ✓​ macht f rückgängig. Zu f(x)=2x gehört . Probe: .

  • ✕Zu f(x)=2x+3 ist .

    ✓Rückwärts geht es in umgekehrter Reihenfolge: zuerst minus 3, dann geteilt durch 2. Also . Probe: , denn f(4)=11.

  • ✕Nach dem Auflösen x=y−32 ist die Umkehrfunktion fertig.

    ✓Zum Schluss tauschst du x und y, damit wieder x die Eingabe ist: .

  • ✕Die Umkehrfunktion von y=x2 ist , für alle x.

    ✓​x2 ist nur umkehrbar, wenn du die Definitionsmenge einschränkst, zum Beispiel auf x≥0. Dann ist mit x≥0. Schränkst du auf x≤0 ein, ist (für x≥0).

Begriffe zum Nachschlagen
Umkehrfunktion
Die Funktion , die f rückgängig macht: Aus f(a)=b wird . Ihr Graph ist an der Geraden y=x gespiegelt.
umkehrbar
Eine Funktion ist umkehrbar, wenn jeder y-Wert zu genau einem x-Wert gehört. Fachwort dafür: injektiv.
Definitionsmenge
Alle x-Werte, die du in die Funktion einsetzen darfst.
Wertemenge
Alle y-Werte, die die Funktion annimmt. Bei der Umkehrfunktion wird sie zur Definitionsmenge.
streng monoton
Der Graph steigt überall (streng monoton steigend) oder fällt überall (streng monoton fallend). Solche Funktionen sind immer umkehrbar.

Noch unsicher? Zuerst lernen:Funktionen, Wertetabellen und GraphenLineare Funktionen und SteigungQuadratische Funktionen und Parabeln

So geht's

Beispiele Schritt für Schritt

Beispiel 1Umkehrfunktion einer Geraden

Bestimme die Umkehrfunktion von f(x)=3x−6 und mache die Probe mit x=5.

-50510-5510xyf(x) = 3x − 6f⁻¹(x) = x/3 + 2y = x(5 | 9)(9 | 5)
Die Gerade f(x) = 3x − 6 geht durch (5 | 9), die Umkehrfunktion durch (9 | 5). Beide spiegeln sich an y = x.
Lösung Schritt für Schritt
  1. Schreibe die Funktion mit y.y=3x−6
  2. Zähle auf beiden Seiten 6 dazu.y+6=3x
  3. Teile durch 3.x=y+63=13y+2
  4. Tausche x und y.
  5. Probe: f(5)=15−6=9, und die Umkehrfunktion bringt 9 wieder zu 5.

​. Die Probe stimmt: f(5)=9 und .

Beispiel 2Grad Fahrenheit zurück in Grad Celsius

Eine Jugendliche packt in ihrem Zimmer einen Koffer mit Jacke und Sonnenbrille, auf dem Fenstersims steht ein Thermometer ohne Skala.

Lena aus Winterthur fliegt nach New York. Die Wetter-App dort zeigt Fahrenheit. Die Umrechnung von Celsius in Fahrenheit ist F(c)=1.8c+32. Bestimme die Umkehrfunktion und rechne aus, wie warm 68 °F in Grad Celsius sind.

Lösung Schritt für Schritt
  1. Schreibe F=1.8c+32 und löse nach c auf. Zuerst 32 abziehen.F−32=1.8c
  2. Dann durch 1.8 teilen.c=F−321.8
  3. Das ist die Umkehrfunktion: Sie macht aus Fahrenheit wieder Celsius. Hier lässt du die Namen c und F stehen, weil sie eine Bedeutung haben.c(F)=F−321.8
  4. Setze 68 ein.c(68)=68−321.8=361.8=20
  5. Probe: F(20)=1.8·20+32=68.

Die Umkehrfunktion ist c(F)=F−321.8. 68 °F sind 20 °C, also angenehm warm.

Beispiel 3Parabel mit eingeschränkter Definitionsmenge

Gegeben ist f(x)=(x−1)2+2 für x≥1. Bestimme mit Definitionsmenge und Wertemenge und berechne .

0510510xyf(x) = (x − 1)² + 2f⁻¹(x) = 1 + √(x − 2)y = x(1 | 2)(2 | 1)(4 | 11)(11 | 4)
Der rechte Ast der Parabel mit Scheitel (1 | 2) und die Umkehrfunktion mit Startpunkt (2 | 1) liegen spiegelbildlich zu y = x. Für x < 1 gehört die Parabel nicht zu f.
Lösung Schritt für Schritt
  1. Für x≥1 steigt die überall, also ist f dort umkehrbar. Der kleinste Wert ist der Scheitel: .
  2. Schreibe y=(x−1)2+2 und ziehe 2 ab.y−2=(x−1)2
  3. . Weil x≥1 ist, ist x−1≥0, und du nimmst nur die positive Wurzel.
  4. Zähle 1 dazu und tausche x und y.
  5. Definitionsmenge und Wertemenge tauschen die Plätze: , .
  6. Setze 11 ein.

​ mit und . Es ist ; Probe: f(4)=32+2=11.

Beispiel 4Umkehrfunktion eines Bruchterms

Bestimme die Umkehrfunktion von f(x)=1x−2 mit x≠2 und gib ihre Definitionsmenge an.

-4-20246-4-2246xyf(x) = 1/(x − 2)f⁻¹(x) = 1/x + 2y = x(3 | 1)(1 | 3)
Die Hyperbel f(x) = 1/(x − 2) hat die senkrechte Asymptote x = 2, ihre Umkehrfunktion die waagrechte Asymptote y = 2. Aus (3 | 1) wird (1 | 3).
Lösung Schritt für Schritt
  1. Schreibe y=1x−2. Der Bruch wird nie 0, also ist .
  2. Nimm auf beiden Seiten den .x−2=1y
  3. Zähle 2 dazu.x=1y+2
  4. Tausche x und y.
  5. Die Definitionsmenge von ist die Wertemenge von f: x≠0. Probe: f(3)=1 und .

​ mit . Probe: , denn f(3)=1.

Jetzt du

Übungen mit Lösungen

Fang beim Einstieg an. Klapp die Lösung erst auf, wenn du selbst gerechnet hast. Steckst du fest, gibt Fox dir einen Tipp.

  1. 1

    Bestimme die Umkehrfunktion von f(x)=x+5 und berechne .

    Lösung zeigen

    Ergebnis: ​, also .

    -50510-5510xyf(x) = x + 5f⁻¹(x) = x − 5y = x(7 | 12)(12 | 7)
    Die Gerade f(x) = x + 5 geht durch (7 | 12), die Umkehrfunktion durch (12 | 7).
    1. ​y=x+5 nach x auflösen: x=y−5.
    2. ​x und y tauschen: .
    3. ​.
  2. 2

    Bestimme die Umkehrfunktion von f(x)=4x.

    Lösung zeigen

    Ergebnis: ​

    -202468-22468xyf(x) = 4xf⁻¹(x) = x/4y = x(2 | 8)(8 | 2)
    Die steile Gerade f(x) = 4x geht durch (2 | 8), die flache Umkehrfunktion durch (8 | 2).
    1. ​y=4x durch 4 teilen: x=y4.
    2. ​x und y tauschen: .
    3. Die Steigung 14 ist der Kehrwert von 4.
  3. 3

    Der Punkt (2|7) liegt auf dem Graphen von f. Welcher Punkt liegt sicher auf dem Graphen von ?

    Lösung zeigen

    Ergebnis: ​(7|2)

    024682468xyy = x(2 | 7)(7 | 2)
    Die Punkte (2 | 7) und (7 | 2) liegen spiegelbildlich zur Geraden y = x.
    1. Aus f(2)=7 folgt .
    2. Die Koordinaten tauschen die Plätze: (7|2).
  4. 4

    Gegeben ist f(x)=2x−8. Berechne .

    Lösung zeigen

    Ergebnis: ​

    02468-55xyf(x) = 2x − 8y = 4(6 | 4)
    Die Gerade f(x) = 2x − 8 erreicht den Wert 4 bei x = 6.
    1. Gesucht ist das x mit f(x)=4: 2x−8=4.
    2. 8 dazu: 2x=12, durch 2: x=6.
    3. Probe: f(6)=12−8=4.
  5. 5

    Ist f(x)=x2 auf allen reellen Zahlen umkehrbar? Begründe mit einem Beispiel.

    Lösung zeigen

    Ergebnis: Nein. Es gilt f(−3)=f(3)=9: Zum y-Wert 9 gehören zwei x-Werte.

    1. Rechne f(3)=9 und f(−3)=(−3)2=9.
    2. Zu y=9 gehören also x=3 und x=−3.
    3. Eine Umkehrfunktion müsste 9 auf zwei Zahlen zurückführen. Das geht nicht.
  1. 6

    Bestimme die Umkehrfunktion von f(x)=−2x+6.

    Lösung zeigen

    Ergebnis: ​

    1. ​y=−2x+6, also 2x=6−y.
    2. Durch 2 teilen: x=3−12y.
    3. Tauschen: .
  2. 7

    Bestimme die Umkehrfunktion von f(x)=23x+4.

    Lösung zeigen

    Ergebnis: ​

    1. ​y−4=23x.
    2. Mit 32 multiplizieren: x=32(y−4)=32y−6.
    3. Tauschen: .
  3. 8

    Bestimme die Umkehrfunktion von f(x)=x3−1 und berechne .

    Lösung zeigen

    Ergebnis: ​, also . Probe: 23−1=7.

    1. ​y+1=x3.
    2. Dritte Wurzel ziehen: . Das geht für alle reellen Zahlen, weil x3 überall steigt.
    3. Tauschen: , dann .
  4. 9

    Bestimme die Umkehrfunktion von f(x)=x2+1 für x≥0, mit Definitionsmenge und Wertemenge. Berechne .

    Lösung zeigen

    Ergebnis: ​ mit und . .

    1. ​f hat und .
    2. ​y−1=x2, und wegen x≥0 nur die positive Wurzel: .
    3. Tauschen: ; D und W tauschen die Plätze.
    4. ​.
  5. 10

    Gegeben ist für x≥3. Bestimme mit Definitionsmenge und Wertemenge.

    Lösung zeigen

    Ergebnis: ​ mit und .

    1. ​f hat und , denn eine Wurzel ist nie negativ.
    2. ​ quadrieren: y2=x−3, also x=y2+3.
    3. Tauschen: , aber nur für x≥0. Der kleinste Wert ist 02+3=3.
  1. 11

    Bestimme die Umkehrfunktion von f(x)=3x+1 mit x≠−1 und ihre Definitionsmenge. Mach die Probe mit x=2.

    Lösung zeigen

    Ergebnis: ​ mit . Probe: f(2)=1 und .

    1. ​y=3x+1, also x+1=3y.
    2. ​x=3y−1, tauschen: .
    3. ​f nimmt den Wert 0 nie an, darum ist x≠0 die Definitionsmenge von .
    4. ​f(2)=33=1 und .
  2. 12

    Bestimme die Umkehrfunktion von mit Definitionsmenge und berechne .

    Lösung zeigen

    Ergebnis: ​ mit , und .

    1. ​, ln auf beiden Seiten: .
    2. ​, tauschen: .
    3. ​f nimmt nur positive Werte an, also .
    4. ​.
  3. 13

    Die Funktion f(x)=(x+2)2−5 soll umkehrbar werden. Schränke sie auf den rechten Ast ein, bestimme mit Definitionsmenge und berechne .

    Lösung zeigen

    Ergebnis: Für x≥−2 ist mit , und .

    1. Der Scheitel liegt bei (−2|−5), der rechte Ast ist x≥−2 mit .
    2. ​y+5=(x+2)2, und wegen x+2≥0: .
    3. Tauschen: mit .
    4. ​. Probe: f(1)=9−5=4.
  4. 14

    Zeige, dass f(x)=−x+4 ihre eigene Umkehrfunktion ist, und prüfe f(f(1)).

    Lösung zeigen

    Ergebnis: Aus y=−x+4 folgt x=−y+4, nach dem Tauschen . Es ist f(f(1))=f(3)=1.

    1. ​y=−x+4 nach x auflösen: x=4−y.
    2. Tauschen: , das ist wieder f.
    3. ​f(1)=3 und f(3)=1: Zweimal f führt zurück zum Start.
    4. Am Graphen: Die Gerade steht senkrecht auf y=x und ist darum zu ihr symmetrisch.
  5. 15

    Wo schneiden sich die Graphen von f(x)=2x−3 und ihrer Umkehrfunktion?

    Lösung zeigen

    Ergebnis: Im Punkt (3|3).

    1. ​.
    2. Gleichsetzen: 2x−3=x+32, also 4x−6=x+3 und x=3.
    3. ​f(3)=3: Der Schnittpunkt liegt auf der Geraden y=x.

Bleibst du beim Auflösen nach x hängen oder weisst du nicht, wo du eine Parabel einschränken musst? Eine Lehrperson übt Umkehrfunktionen mit dir an deinen eigenen Aufgaben. Nachhilfe in Mathematik fürs Gymnasium

Üben ohne Ende

Trainer: Umkehrfunktion

So funktioniert der Trainer

Neue Aufgaben zur Umkehrfunktion mit Rückmeldung und Erklärung. Stufe 1 übt Werte und Punkte, Stufe 2 das Berechnen, Stufe 3 Umkehrbarkeit, Definitionsmenge und Wertemenge.

f(x) = x + 9. Berechne f⁻¹(15).

Löse die Aufgabe und drück «Prüfen» (oder Enter).

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Für Eltern und Lehrpersonen

Einordnung

Typische Klasse
1. Jahr Gymnasium
Stufe
Gymnasium
Fach
Mathematik

Am Gymnasium im Kapitel Funktionen, meist im 1. Jahr und vor der Exponential- und Logarithmusfunktion. Die Idee kennst du schon aus der Sek: Die Wurzel macht das Quadrieren rückgängig.

Gut zu wissen

Häufige Fragen

Wie berechnet man eine Umkehrfunktion?

Schreibe y = f(x) und löse die Gleichung nach x auf. Danach tauschst du x und y. Mit einem Wert machst du die Probe: f(a) = b muss f⁻¹(b) = a ergeben.

Ist f⁻¹(x) dasselbe wie 1/f(x)?

Nein. Die −1 bei f⁻¹ ist kein Exponent, sondern steht für «umgekehrt». Zu f(x) = 2x ist f⁻¹(x) = x/2, aber 1/f(x) = 1/(2x).

Hat jede Funktion eine Umkehrfunktion?

Nein, nur Funktionen, bei denen jeder y-Wert zu genau einem x-Wert gehört. Bei x² ist das nicht so, weil f(−3) = f(3) = 9. Schränkst du die Definitionsmenge ein, zum Beispiel auf x ≥ 0, wird sie umkehrbar.

In welcher Klasse lernt man Umkehrfunktionen?

Am Gymnasium, meist im 1. Jahr im Kapitel Funktionen. Gebraucht wird die Idee danach bei der Logarithmusfunktion, die die Exponentialfunktion umkehrt.

Stand 08.11.2026. Alle Erklärungen und Aufgaben hat Fokus Nachhilfe selbst geschrieben, nach dem Lehrplan 21 der Deutschschweiz. Trainer und Lösungen rechnet ein Programm, nicht eine KI. Fehler gefunden?