Lösungswege Mathematik Oberstufe 7, Schülerbuch

167 Erweiterung der Differentialrechnung > Weitere Kurvendiskussionen Zeichne den Graphen der Funktion f sowie die Asymptoten von f mit Hilfe eines elektronischen Hilfsmittels und bestimme die Gleichungen der Asymptoten. a) ​f​(x) ​= ​ 3 _ x − 5​ c) ​f​(x) ​= ​ 3 x _ x + 3​ e) ​f​(x) ​= ​ 3 ​x ​2 ​− 6 x + 1 _ 2 x − 4 ​ b) f​​(x) ​= ​ − 5 _ 2 x + 1​ d) ​f​(x) ​= ​ 12 x − 5 _ 4 x − 5 ​ f) ​f​(x) ​= ​ 3 ​x ​2​ _ x − 5​ Aufstellen der Asymptoten einer Funktion f Geogebra: Asymptote(f) Asymptote(1/x – 1) x = 1, y = 0 Casio: Kegelschnitt-Anwendung ⇒ Funktionsgleichung eingeben ⇒ ^ ⇒ Analyse/ Grafische Lösung/Asymptoten TI-Nspire: Graph-Eingabe/Beabeitung ⇒ Vorlagen Gleichungssystem ⇒ Kegelschnitte ⇒ Graph analysieren ⇒ Analyse von Kegelschnitten ⇒ Asymptoten Es sei f​​(x) ​= ​ g​(x)​ _ h​(x)​​eine gebrochen rationale Funktion, n der Grad von g​ ​(x) ​und r der Grad von h​ ​(x)​. a) Welche Bedingung muss erfüllt sein, damit f eine senkrechte Asymptote besitzt? b) Welche Bedingung muss erfüllt sein, damit f eine waagrechte Asymptote besitzt? c) Welche Bedingung muss erfüllt sein, damit die x-Achse Asymptote ist? d) Welche Bedingung muss erfüllt sein, damit f eine schräge Asymptote besitzt? Gegeben ist die Funktion f mit f​​(x) ​= ​​x ​ 2 ​− 4 _ 4 x + 12​. Führe eine Kurvendiskussion durch. Zuerst werden die ersten drei Ableitungen berechnet. Dabei muss die Quotientenregel oder Technologie verwendet werden. ​f‘​(x) ​= ​ ​x ​ 2 ​+ 6 x + 4 _ 4 ​x ​2 ​+ 24 x + 36 ​ ​f‘‘​(x) ​= ​ 5 ___________ 2 ​x ​3 ​+ 18 ​x​2 ​+ 54 x + 54 ​ ​f‘‘‘​(x) ​= ​ − 15 ________________ 2 ​x ​4 ​+ 23 ​x​3 ​+ 108 ​x​2 ​+ 216 x + 162​ 1) Definitionsmenge: Da man durch null nicht dividieren darf, gilt: D​ = ℝ \ ​{− 3}.​ 2) Nullstellen: ​0 = ​​x ​ 2 ​− 4 _ 4 x + 12 ​ ⇒ ​x ​1 ​= 2​, ​x​2 ​= − 2​ Schnittpunkte mit der x-Achse: ​N​1 ​= ​(− 2​|0​ ),​ ​N ​ 2 ​= ​(2​|0​ )​ 3) Extremstellen: ​0 = ​ ​x ​ 2 ​+ 6 x + 4 _ 4 ​x ​2 ​+ 24 x + 36 ​ ⇒ ​x ​1 ​= − 5, 24​, ​x​2 ​= − 0, 76​ Art der Extremstellen: ​f‘‘​(− 5, 24) ​= − 0,22 < 0 ⇒ lokales Maximum​ ​f‘‘​(− 0, 76) ​= 0,22 > 0 ⇒ lokales Minimum​ Berechnen der Funktionswerte: ​f​(− 5, 24) ​= − 2, 62​, ​f​(− 0, 76) ​= − 0, 38​ Die Extrempunkte sind: ​H = ​(− 5, 24​|​− 2, 62)​, ​T = ​(− 0, 76​|​− 0, 38)​ 4) Monotonieintervalle: Da die Funktion an der Stelle ​− 3​keinen Funktionswert annehmen kann, muss diese Stelle bei der Angabe der Monotonieintervalle berücksichtigt werden. Es ergeben sich daher folgende Monotonieintervalle (vgl. mit dem Graphen von f): ​(− ∞; − 5, 24]​ und ​[ ​− 0,76; ∞​)​streng monoton steigend ​[ ​− 5, 24; − 3​)​ und ​(− 3; − 0, 76) ​streng monoton fallend 5) Wendestellen: ​0 = ​ 5 _ 2 ​x ​2 ​+ 18 x + 54 x + 54​ ⇒ es gibt keine Wendestellen​ 6) Krümmungsintervalle: ​(− ∞; − 3)​rechtsgekrümmt ​(− 3; ∞)​linksgekrümmt 7) es gibt keine Wendetangenten 8) Asymptoten: Eine Asymptote befindet sich bei der Polstelle. Die schräge Asymptote kann z.B. durch Polynomdivision bestimmt werden. ​a ​1​: x = − 3 ​ a​ ​2​: y = ​ 1 _ 4 ​x − ​ 3 _ 4 ​ 9) Skizze 630‌ Technologie 631‌ Muster 632‌ x f(x) 2 4 6 8 –10 –8 –6 –4 –2 2 4 6 –8 –6 –4 –2 0 f Ó Technologie Anleitung Asymptoten 2658ab Nur zu Prüfzwecken – Eigentum des Verlags öbv

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