Funktionsuntersuchung einer ganzrationalen Funktion

MathematicsFunction AnalysisMittelSTEM

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Aufgabe 2

(30 Punkte)

Gegeben ist die Funktion $f$ mit $f(x) = -2x^4 + 4x^2 + 1, x \in \mathbb{R}$. Ihr Schaubild ist $K_f$.

2.1 Untersuchen Sie $K_f$ auf Symmetrie.

Berechnen Sie die Koordinaten der Wendepunkte von $K_f$ und geben Sie das Krümmungsverhalten von $K_f$ an.

Zeichnen Sie $K_f$ für $-1,5 \leq x \leq 1,5$. (10 Punkte)

Animierte Videolösung

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

Schriftliche Lösung Schritt für Schritt

1
Schritt 1

Wir untersuchen heute die Funktion f von x gleich minus zwei x hoch vier plus vier x quadrat plus eins. In diesem ersten Teil bestimmen wir die Symmetrie, die Wendepunkte und das Krümmungsverhalten.

Aufgabe 2.1

$$f(x) = -2x^4 + 4x^2 + 1$$
2
Schritt 2

Zuerst betrachten wir die Symmetrie. Da die Funktion nur gerade Exponenten besitzt, nämlich vier, zwei und null, vermuten wir eine Achsensymmetrie zur y-Achse.

Symmetrie

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Schritt 3

Wir prüfen das, indem wir x durch minus x ersetzen. Minus x hoch vier ist x hoch vier, und minus x zum Quadrat ist x quadrat.

$$f(-x) = -2(-x)^4 + 4(-x)^2 + 1$$
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Schritt 4

Wie wir sehen, ist das Ergebnis identisch mit der ursprünglichen Funktion f von x. Somit ist der Graph achsensymmetrisch zur y-Achse.

5
Schritt 5

Um die Wendepunkte und das Krümmungsverhalten zu finden, benötigen wir die ersten drei Ableitungen.

Ableitungen bilden

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Schritt 6

Die erste Ableitung f Strich von x erhalten wir durch die Potenzregel: minus acht x hoch drei plus acht x.

$$f'(x) = -8x^3 + 8x$$
7
Schritt 7

Die zweite Ableitung f zwei Strich von x ist dann minus vierundzwanzig x quadrat plus acht.

$$f''(x) = -24x^2 + 8$$
8
Schritt 8

Und die dritte Ableitung f drei Strich von x ist minus achtundvierzig x.

$$f'''(x) = -48x$$
9
Schritt 9

Für die Wendestellen setzen wir die zweite Ableitung gleich Null.

Wendestellen berechnen

$$-24x^2 + 8 = 0$$

Der Rest der Lösung ist auf Solvi

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