Lösungswege Mathematik Oberstufe 7, Schülerbuch

59 Untersuchung von Polynomfunktionen > Monotonie und Graph der ersten Ableitung – Extremwerte Notwendige Bedingung für Extremstellen Ist p eine lokale Extremstelle einer Funktion f, dann ist die Steigung der Tangente an dieser Stelle 0. Es gilt daher: p ist lokale Extremstelle ⇒ fʹ​(p) ​= 0 Gegeben ist der Graph einer Funktion f. Bestimme jene ganzzahligen Stellen p von f, für die gilt fʹ​(p) ​= 0 und gib an, ob sie lokale Extremstellen sind. Begründe deine Entscheidung. a) x f(x) 2 4 6 8 –4 –2 2 4 6 –2 0 f b) f(x) x 2 4 6 –6 –4 –2 –8 –6 –4 –2 0 f c) x f(x) 2 4 6 –6 –4 –2 1 –3 –2 –1 0 f Hinreichende Bedingung für Extremstellen Leider kann man aus der Eigenschaft fʹ​(p) ​= 0 nicht schließen, dass an dieser Stelle auch eine Extremstelle liegt, da diese Bedingung nicht hinreichend ist. In der Abbildung sieht man den Graphen der Funktion f mit f​(x) ​= ​(x − 4) ​3 ​+ 3. Obwohl die Tangente an der Stelle 4 parallel zur x-Achse ist, liegt hier keine Extremstelle vor. Eine solche Stelle wird auch Sattel- oder Terrassenstelle genannt. Eine hinreichende Bedingung für eine Extremstelle erhält man, wenn man zu der Eigenschaft fʹ​(p) ​= 0 auch einen Monotoniewechsel fordert. Hinreichende Bedingung für Extremstellen einer Polynomfunktion f fʹ​(p) ​= 0 und f ändert an der Stelle p ihr Monotonieverhalten ⇒ p ist lokale Extremstelle Sattelstelle/Terrassenstelle einer Funktion f Gilt an einer Stelle p einer nicht konstanten Polynomfunktion fʹ​(p) ​= 0 und findet an dieser Stelle kein Monotoniewechsel statt, dann nennt man p eine Sattel- oder Terrassenstelle von f. Der Punkt P = ​(p ​| ​f​(p)​)​ wird Sattelpunkt genannt. Berechne alle Punkte P = ​(p ​| ​f​(p)​) ​des Graphen von f, für die gilt fʹ​(p) ​= 0. Welche besonderen Punkte erhältst du mit dieser Berechnung? Begründe deine Entscheidung. a) f​​(x) ​= ​x ​2 ​− 6 x + 8​ c) ​f​(x) ​= − 3 ​x ​2 ​+ 2 x − 4​ e) ​f​(x) ​= − 2 ​x ​2 ​+ 5 x − 1​ b) ​f​(x) ​= 6 ​x​2 ​− x − 12​ d) ​f​(x) ​= 3 ​x​2 ​− 12 x + 48​ f) ​f​(x) ​= − ​x ​2 ​+ 3 x − 1​ Skizziere einen möglichen Graphen der Funktion f. a) f besitzt an der Stelle ​− 3​ein lokales Maximum, an der Stelle 0 eine Sattelstelle und an der Stelle 2 ein lokales Minimum. b) f besitzt an der Stelle ​− 4​ein lokales Minimum, an der Stelle ​− 1​eine Sattelstelle und an der Stelle 3 ein lokales Maximum. MerkeÓ Technologie Darstellung Extremstellen y53ik9 192‌ x f(x) 2 4 6 –2 2 4 0 f Merke 193‌ 194‌ Nur zu Prüfzwecken – Eigentum des Verlags öbv

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