Zuordnung von Funktionen, Ableitungen und Stammfunktionen
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Gegeben sind die Schaubilder einer Funktion $g$, einer Ableitungsfunktion $g'$ und einer Stammfunktion $G$ von $g$.
Ordnen Sie die Funktionen $g$, $g'$ und $G$ den Schaubildern zu und begründen Sie Ihre Entscheidung.
Bestimmen Sie mit Hilfe Ihrer Zuordnung den Inhalt der Fläche, die das Schaubild $C$ auf dem Intervall $[-2; 2]$ mit der Geraden $y = 1$ einschließt. (6 Punkte)
Diese Aufgabe enthält visuelle Inhalte: Drei Koordinatensysteme (A, B, C) auf Millimeterpapier-Hintergrund. Graph A zeigt eine achsensymmetrische Funktion mit mehreren lokalen Extrema (ähnlich einer negativen Kosinusfunktion mit Trend). Graph B zeigt eine periodische Schwingung (Sinusform) mit Nullstellen bei ca. -3, -1.5, 0, 1.5, 3 und Extrema bei -2.2, -0.7, 0.7, 2.2. Graph C zeigt ebenfalls eine periodische Schwingung mit einem lokalen Minimum auf der y-Achse bei y = -3 und einem Maximum bei x = 2 mit y ≈ 1.2.
Animierte Videolösung
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Schriftliche Lösung Schritt für Schritt
In dieser Aufgabe sollen wir die Graphen A, B und C den Funktionen g, g strich und der Stammfunktion G zuordnen. Außerdem sollen wir eine Fläche unter Graph C berechnen.
Zuordnung der Funktionen
Erinnern wir uns an den Zusammenhang: Die Steigung einer Stammfunktion entspricht der Funktion selbst, und deren Steigung wiederum der Ableitung.
Betrachten wir Graph A. Das ist eine Funktion mit einem Wendepunkt bei Null und negativer Steigung. Graph B hingegen ist eine periodische Funktion, die wie eine Sinus- oder Kosinus-Funktion aussieht.
Schauen wir uns die Extrema an. Graph C hat lokale Maxima bei x gleich minus zwei und x gleich plus zwei. An diesen Stellen müsste die Ableitungsfunktion Nullstellen haben.
Analyse der Graphen
Graph C
Untersuchen wir Graph B. Tatsächlich hat Graph B an den Stellen minus zwei und zwei Nullstellen mit Vorzeichenwechsel. Das deutet darauf hin, dass B die Ableitung von C ist.
Graph B
Wenn wir die Extrema von B betrachten, zum Beispiel das Maximum bei x gleich eins, sehen wir, dass die Steigung von B dort Null ist. Schauen wir uns Graph A an: Er scheint den Verlauf der Steigung von B nicht direkt abzubilden.
Lassen Sie uns die Hypothese prüfen: A ist die Stammfunktion G, B ist die Funktion g, und C ist die Ableitung g strich? Nein, das passt nicht zu den Nullstellen.
Richtige Zuordnung
| Graph | Funktion | Begründung |
|---|---|---|
| A | G | Die Steigung von A ist anfangs negativ, wie die Werte von B. |
| B | g | Die Nullstellen von B passen zu den Extrema von A. |
| C | g' | Die Nullstellen von C passen zu den Extrema von B. |
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