Analyse und Zeichnung einer Sinusfunktion

MathematicsAnalysis of Trigonometric FunctionsMittelSTEM

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Die Funktion $g$ ist für $-2 \le x \le 6$ gegeben durch $g(x) = -1,5 \sin(x) - 2$.

Ihr Schaubild ist $K_g$.

4.4 Bestimmen Sie die Koordinaten der Extrem- und Wendepunkte von $K_g$.

Zeichnen Sie $K_g$. (7 Punkte)

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 sollen wir die Extrem- und Wendepunkte der Funktion g von x bestimmen und den Graphen im Intervall von minus zwei bis sechs zeichnen.

Untersuchung der Funktion $g(x)$

$$g(x) = -1,5 \sin(x) - 2 \quad \text{für} \ -2 \le x \le 6$$
2
Schritt 2

Zuerst bestimmen wir die Ableitungen der Funktion. Die erste Ableitung benötigen wir für die Extrema und die zweite für die Wendepunkte.

$$g'(x) = -1,5 \cos(x)$$
$$g''(x) = 1,5 \sin(x)$$
3
Schritt 3

Beginnen wir mit den Extrempunkten. Dafür setzen wir die erste Ableitung gleich null.

1. Extrempunkte bestimmen

$$g'(x) = 0 \implies -1,5 \cos(x) = 0$$
4
Schritt 4

Das bedeutet, der Cosinus von x muss null sein. In unserem Intervall von minus zwei bis sechs geschieht dies an zwei Stellen.

5
Schritt 5

Die Lösungen sind x gleich minus Pi Halbe und x gleich drei Pi Halbe.

$$x_1 = -\frac{\pi}{2} \approx -1,57$$
$$x_2 = \frac{3\pi}{2} \approx 4,71$$
6
Schritt 6

Nun prüfen wir die Art der Extrema mit der zweiten Ableitung. Für x eins ist die zweite Ableitung negativ, also liegt ein Hochpunkt vor.

$$g''(-\frac{\pi}{2}) = 1,5 \sin(-\frac{\pi}{2}) = -1,5 < 0 \rightarrow \text{Hochpunkt}$$
7
Schritt 7

Für x zwei ist die zweite Ableitung positiv, was auf einen Tiefpunkt hindeutet.

$$g''(\frac{3\pi}{2}) = 1,5 \sin(\frac{3\pi}{2}) = 1,5 \cdot (-1) = -1,5 \rightarrow \text{Halt, korrigieren wir das.}$$
8
Schritt 8

Entschuldigung, Sinus von drei Pi Halbe ist minus eins, mal eins komma fünf ist minus eins komma fünf. Moment, schauen wir uns das nochmal an.

9
Schritt 9

Tatsächlich ist sinus von drei Pi Halbe minus eins. Da g strich strich gleich eins komma fünf mal sinus x ist, ergibt das minus eins komma fünf. Also sind beides Hochpunkte? Nein, prüfen wir Pi Halbe.

$$x_3 = \frac{\pi}{2} \approx 1,57 \dots \cos(\frac{\pi}{2}) = 0$$

Der Rest der Lösung ist auf Solvi

8 weitere Schritte sind gesperrt. Sieh dir die komplette animierte Lösung kostenlos an.

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