Analyse einer Funktion anhand ihres Ableitungsgraphen

MathematicsDifferential Calculus and Function AnalysisMittelSTEM

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Die Abbildung zeigt das Schaubild $K_{g'}$ der ersten Ableitungsfunktion $g'$ einer Funktion $g$.

2.3 Begründen Sie, ober die folgenden Aussagen wahr oder falsch sind.

a) An der Stelle $x = 3$ besitzt das Schaubild von $g$ einen Tiefpunkt.

b) Das Schaubild von $g$ hat zwei Wendepunkte.

c) Für $1 \le x \le 2$ verläuft das Schaubild von $g$ in einer Rechtskurve.

(6 Punkte)

Diese Aufgabe enthält visuelle Inhalte: Ein Koordinatensystem mit einer x- und y-Achse. Die y-Achse ist von 0 bis 4 markiert, die x-Achse ist von -1 bis 4 markiert. Eine Kurve mit der Bezeichnung $K_{g'}$ ist eingezeichnet. Die Kurve ist der Graph der Ableitungsfunktion $g'$. Die Kurve hat eine Nullstelle bei circa $x = -0.5$ (steigend), erreicht ein lokales Maximum bei $x = 0.5$ mit $y \approx 3.8$, fällt dann ab und berührt die x-Achse bei $x = 3$ (lokales Minimum der Ableitung, Berührungspunkt), um danach wieder steil anzusteigen. Im Bereich $1 \le x \le 2$ hat der Graph der Ableitung eine negative Steigung.

Animierte Videolösung

Die erste Hälfte ist kostenlos, die komplette Lösung gibt es in der App.

Schriftliche Lösung Schritt für Schritt

1
Schritt 1

In dieser Aufgabe analysieren wir das Schaubild der Ableitungsfunktion g Strich von x und bewerten drei Aussagen über die ursprüngliche Funktion g.

Analyse der Ableitungsfunktion $g'$

2
Schritt 2

Wichtig ist: Das Diagramm zeigt nicht g, sondern g Strich. Wir müssen also die Zusammenhänge zwischen einer Funktion und ihren Ableitungen nutzen.


$$g'(x) > 0 \implies g \text{ steigt}$$
$$g'(x) < 0 \implies g \text{ fällt}$$
$$g'(x) = 0 \implies \text{Mögliche Extremstelle}$$
3
Schritt 3

Betrachten wir Aussage a: Besitzt g bei x gleich drei einen Tiefpunkt? Schauen wir uns den Graphen von g Strich bei x gleich drei an.

Aussage a)

An $x=3$ besitzt $g$ einen Tiefpunkt.

x=3
4
Schritt 4

Bei x gleich drei ist der Wert der Ableitung zwar Null, aber es findet kein Vorzeichenwechsel statt. Die Funktion g Strich ist links von drei positiv und rechts von drei ebenfalls positiv.

$$g'(3) = 0$$
$$\text{VZW von + nach +}$$
5
Schritt 5

Das bedeutet, die Funktion g hat dort einen Sattelpunkt, aber keinen Tiefpunkt. Die Aussage ist also falsch.

6
Schritt 6

Weiter zu Aussage b: Hat g zwei Wendepunkte? Wendepunkte von g entsprechen den Extrema der Ableitungsfunktion g Strich.

Aussage b)

Das Schaubild von $g$ hat zwei Wendepunkte.

$$\text{Wendepunkte von } g \iff \text{Extrema von } g'$$

Der Rest der Lösung ist auf Solvi

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Zu dieser Aufgabe

Fach
Mathematics
Thema
Differential Calculus and Function Analysis
Schwierigkeit
Mittel
Prüfung
STEM
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