Analyse eines Funktionsgraphen einer Polynomfunktion

MathematicsPolynomial Functions and CalculusMittel

Veröffentlicht:

a) $K_p$ gehört zu einer Polynomfunktion, welche mindestens 5. Grades ist.

b) $K_p$ hat genau zwei Wendepunkte im gezeichneten Abschnitt.

c) $p'(0) > p'(1)$

d) Die Gleichung $p(x) = 2$ hat im gezeichneten Abschnitt genau drei Lösungen.

(8 Punkte)

Diese Aufgabe enthält visuelle Inhalte: Ein Koordinatensystem mit einer $x$-Achse von ca. $-3$ bis $3$ und einer $y$-Achse von $-1.5$ bis $2.5$. Ein Graph markiert mit $K_p$ ist dargestellt. Der Graph hat eine Nullstelle bei ca. $-2.1$, ein lokales Maximum bei $(-1.5, 2.1)$, einen Sattelpunkt oder Wendepunkt bei $(0, 1)$, eine Nullstelle bei ca. $1.3$, ein lokales Minimum bei ca. $(1.7, -0.4)$ und eine Nullstelle bei ca. $2.1$. Das Gitter zeigt Einheiten von $0.5$. Der Graph kreuzt die $y$-Achse bei $1$.

Animierte Videolösung

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

Schriftliche Lösung Schritt für Schritt

1
Schritt 1

Willkommen zu dieser Aufgabe über die Eigenschaften eines Funktionsgraphen. Wir haben den Graphen einer Polynomfunktion gegeben und müssen vier Aussagen beurteilen.

Analyse des Graphen $K_p$

2
Schritt 2

Schauen wir uns Aussage a an: Der Graph gehört zu einer Funktion, die mindestens fünften Grades ist.


a) Mindestens 5. Grad?

3
Schritt 3

Zählen wir die Anzahl der Extrempunkte. Wir sehen ein lokales Maximum bei minus eins komma fünf, ein lokales Minimum bei null, ein weiteres lokales Maximum bei null und ein lokales Minimum bei etwa eins komma acht.

4
Schritt 4

Da der Graph vier Extrempunkte hat, muss die Ableitung mindestens vier Nullstellen haben. Das bedeutet, das Polynom muss mindestens den Grad fünf haben. Aussage a ist also korrekt.

$$n_{Extrema} = 4 \implies Grad \ge 5$$
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Schritt 5

Betrachten wir nun Aussage b: Der Graph hat genau zwei Wendepunkte im gezeichneten Abschnitt.

Analyse des Graphen $K_p$

b) Genau zwei Wendepunkte?

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Schritt 6

Ein Wendepunkt liegt dort, wo sich die Krümmung ändert. Hier ändert sich die Krümmung zwischen dem ersten Maximum und dem Sattelpunktähnlichen Bereich, dann wieder zum Minimum hin.

7
Schritt 7

Zählen wir nach: Zwischen jedem Extremum muss ein Wendepunkt liegen. Wir haben vier Extremas, also mindestens drei Wendepunkte. Somit ist Aussage b falsch.

$$n_{Extrema} = 4 \implies n_{Wendepunkte} \ge 3$$
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Schritt 8

Weiter geht es mit Aussage c: p Strich von null ist größer als p Strich von eins.

Analyse des Graphen $K_p$

c) $p'(0) > p'(1)$?

Der Rest der Lösung ist auf Solvi

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Polynomial Functions and Calculus
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