Hoch-, Tief- und Wendepunkte einer kubischen Funktion

MathematicsDifferential CalculusMittel

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Gegeben ist die Funktion $f$ mit $f(x) = 2x^3 - 9x^2 + 12x - 5$, $x \in \mathbb{R}$.

Ihr Schaubild ist $K_f$.

2.1 Berechnen Sie die Koordinaten der Hoch-, Tief- und Wendepunkte von $K_f$.

Zeichnen Sie $K_f$ für $0 \leq x \leq 3$. (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 haben die Funktion f von x gleich zwei x hoch drei minus neun x quadrat plus zwölf x minus fünf gegeben. Wir sollen die Hoch-, Tief- und Wendepunkte berechnen und das Schaubild im Intervall von null bis drei zeichnen.

Kurvendiskussion

$$f(x) = 2x^3 - 9x^2 + 12x - 5$$
2
Schritt 2

Um Extrem- und Wendepunkte zu finden, benötigen wir zuerst die Ableitungen der Funktion. Berechnen wir die ersten drei Ableitungen mit der Potenzregel.

$$f'(x) = 6x^2 - 18x + 12$$
$$f''(x) = 12x - 18$$
$$f'''(x) = 12$$
3
Schritt 3

Beginnen wir mit den Extrempunkten. Die notwendige Bedingung ist, dass die erste Ableitung gleich Null ist.

1. Extrempunkte (H, T)

$$f'(x) = 0$$
$$6x^2 - 18x + 12 = 0$$
4
Schritt 4

Wir teilen die Gleichung durch sechs, um sie zu vereinfachen, und nutzen dann die p-q-Formel oder sehen die Nullstellen direkt.

5
Schritt 5

Die Faktoren sind x minus eins mal x minus zwei. Das ergibt die Nullstellen x eins gleich eins und x zwei gleich zwei.

$$x_1 = 1, \quad x_2 = 2$$
6
Schritt 6

Nun prüfen wir die hinreichende Bedingung mit der zweiten Ableitung. Für x gleich eins ist die zweite Ableitung minus sechs, also kleiner als Null. Das bedeutet, wir haben dort einen Hochpunkt.

$$f''(1) = 12(1) - 18 = -6 < 0 \implies HP$$
7
Schritt 7

Für x gleich zwei ist die zweite Ableitung plus sechs, also größer als Null. Das bedeutet, wir haben dort einen Tiefpunkt.

$$f''(2) = 12(2) - 18 = 6 > 0 \implies TP$$

Der Rest der Lösung ist auf Solvi

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