Funktionsuntersuchung, Gleichungslösen und Graphinterpretation
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1.1 Gegeben ist die Funktion $f$ mit $f(x) = x^3 - 12x, x \in \mathbb{R}$. Ihr Schaubild ist $K_f$. Berechnen Sie die Koordinaten der Extrempunkte von $K_f$. (5 Punkte)
1.2 Lösen Sie die Gleichung $x \cdot (x^3 + 1) \cdot (2x - 3) = 0$. (3 Punkte)
1.3 Beschreiben Sie, wie das Schaubild mit der Gleichung $y = -2e^x + 3$ aus dem Schaubild mit der Gleichung $y = e^x$ hervorgeht. (3 Punkte)
1.4 Die Abbildung zeigt das Schaubild $K_{g'}$ der Ableitungsfunktion $g'$ einer Funktion $g$. Das Schaubild von $g$ ist $K_g$. Begründen Sie, ob folgende Aussagen wahr oder falsch sind. (6 Punkte)
(1) $K_g$ besitzt genau zwei Wendepunkte.
(2) $K_g$ besitzt genau zwei Hochpunkte.
(3) $K_g$ besitzt genau zwei Tangenten die parallel zur 1. Winkelhalbierenden verlaufen.
Diese Aufgabe enthält visuelle Inhalte: Ein Koordinatensystem zeigt den Graphen $K_{g'}$ einer Ableitungsfunktion $g'$. Die x-Achse reicht von etwa -4 bis 3, die y-Achse von -4 bis 3. Der Graph ist eine Kurve, die die x-Achse bei $x = -3$, $x = -1$ und $x = 2$ schneidet. Sie hat einen lokalen Hochpunkt bei etwa $x = -2$ mit $y \approx 2.5$ und einen lokalen Tiefpunkt bei etwa $x = 1.2$ mit $y \approx -4$. Der Graph ist als $K_{g'}$ beschriftet.
Animierte Videolösung
Die erste Hälfte ist kostenlos, die komplette Lösung gibt es in der App.
Schriftliche Lösung Schritt für Schritt
In dieser Aufgabe analysieren wir Aussagen über eine Funktion g, basierend auf dem Graphen ihrer Ableitungsfunktion g Strich.
Analyse von g anhand von g'
Betrachten wir zunächst die erste Aussage: K-g besitzt genau zwei Wendepunkte. Ein Wendepunkt von g entspricht einer Extremstelle der Ableitungsfunktion g Strich.
(1) Wendepunkte von g
Schauen wir uns den Graphen von g Strich an. Wir sehen eine lokale Maximalstelle bei etwa x gleich minus zwei und eine lokale Minimalstelle bei etwa x gleich eins.
Da g Strich genau zwei Extremstellen hat, besitzt die Stammfunktion g genau zwei Wendepunkte. Die Aussage ist also wahr.
Kommen wir zur zweiten Aussage: K-g besitzt genau zwei Hochpunkte. Ein Hochpunkt von g liegt vor, wenn die Ableitung g Strich eine Nullstelle mit Vorzeichenwechsel von plus nach minus hat.
Analyse der Hochpunkte
(2) Hochpunkte von g
Suchen wir die Nullstellen von g Strich im Graphen. Wir finden sie bei x gleich minus drei, minus eins und zwei.
Bei x gleich minus drei wechselt g Strich von minus nach plus, das ist ein Tiefpunkt. Bei x gleich minus eins wechselt g Strich von plus nach minus, das ist ein Hochpunkt. Bei x gleich zwei wechselt g Strich wieder von minus nach plus.
| Nullstelle | Typ von g |
|---|---|
| x = -3 | \text{Tiefpunkt (- zu +)} |
| x = -1 | \text{Hochpunkt (+ zu -)} |
| x = 2 | \text{Tiefpunkt (- zu +)} |
Der Rest der Lösung ist auf Solvi
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