Lösungswege Mathematik Oberstufe 7, Schülerbuch

61 Untersuchung von Polynomfunktionen > Monotonie und Graph der ersten Ableitung – Extremwerte 1) Berechne die Nullstellen der Funktion f. 2) Berechne alle Extrempunkte des Graphen von f und gib an, ob es Hoch- oder Tiefpunkte sind. 3) Bestimme das Monotonieverhalten von f und skizziere den Graphen von f. a) ​f​(x) ​= ​1 _ 9 ​​x ​ 3 ​− 3 x​ c) ​f​(x) ​= − ​1 _ 6 ​​x ​ 3 ​+ 2 x​ e) ​f​(x) ​= ​1 _ 3 ​​x ​ 3 ​− ​1 _ 2 ​​x ​ 2 ​− 6 x​ b) f​​(x) ​= ​1 _ 25 ​​x ​ 3 ​− 3 x​ d) ​f​(x) ​= ​x ​3 ​− 4 ​x ​2 ​− 11 x + 30​ f) ​f​(x) ​= ​1 _ 5 ​· ​(​x ​ 3 ​− 2 ​x ​2 ​− 21 x − 18)​ Ermittle die Monotoniebereiche sowie alle lokalen Extremstellen bzw. Sattelstellen von f. a) f​​(x) ​= ​x ​3 ​+ 9 ​x​2 ​+ 27x + 2​ c) ​f​(x) ​= ​1 _ 4 ​​x ​ 4 ​− 2 ​x ​3 ​+ ​9 _ 2 ​​x ​ 2​ b) ​f​(x) ​= ​x ​3 ​− 6 ​x ​2 ​+ 12 x − 10​ d) ​f​(x) ​= ​x ​4 ​+ ​16 _ 3 ​​x ​ 3 ​+ 8 ​x​2​ Gegeben ist eine Funktion f: D → ℝ und ​[a; b] ​ist eine Teilmenge von D. Vervollständige den folgenden Satz, sodass er mathematisch korrekt ist. Ist (1) , dann (2) . (1) (2) ​fʹ​(x) ​> 0,​ ​∀ x ∈ ​[a; b]​  ist x eine Extremstelle  ​fʹ​(x) ​= 0​  ist f streng monoton steigend in D  ​fʹ​(x) ​< 0,​ ​∀ x ∈ ​[a; b]​  ist f in ​[a; b] ​streng monoton fallend  Nullstellen und Extremstellen Eine Polynomfunktion n-ten Grades besitzt höchstens n Nullstellen und höchstens n − 1 Extremstellen. Besitzt eine Polynomfunktion f an der Stelle p eine doppelte Nullstelle, so liegt an der Stelle p auch eine Extremstelle vor. Berechne die Nullstellen der Funktion f und gib ihre Vielfachheit an. Berechne anschließend die Extremstellen von f. Welcher Zusammenhang fällt dir auf? a) f​(x) ​= ​x ​3 ​− 3 ​x ​2​ b) f​(x) ​= ​x ​3 ​− 12 x − 16 c) f​(x) ​= ​​x ​ 4​ _ 12 ​− ​ ​x ​2​ _ 2 ​ d) ​f​(x) ​= ​x ​ 4 ​− 18 ​x ​2 ​+ 81​ Begründe, warum eine Polynomfunktion n‑ten Grades höchstens n − 1 Extremstellen besitzen kann. Interpretation des Graphen der ersten Ableitung Gegeben ist der Graph der ersten Ableitung einer Polynomfunktion f dritten Grades. Gib das Monotonieverhalten von f sowie alle lokalen Extremstellen an. Da die Funktionswerte der ersten Ableitung von f den Steigungen der Tangenten von f entsprechen, gilt folgender Zusammenhang: fʹ​(x) ​< 0 für alle x < − 5 und für alle x ∈ ​(1; 3)​. ⇒ f ist streng monoton fallend in ​(− ∞; − 5]​ und in ​[1; 3]​. fʹ​(x) ​> 0 für alle x ∈ ​(− 5; 1) ​und für alle x > 3. ⇒ f ist streng monoton steigend in ​[− 5; 1]​ und ​[3; ∞)​. fʹ​(x) ​= 0 für x = − 5; 1; 3 ⇒ A n den Stellen − 5 und 3 liegen daher Minimumstellen, an der Stelle 1 liegt eine Maximumstelle vor. 196‌ 197‌ AN-R 3.3 M1 198‌ MerkeÓ Technologie Darstellung doppelte Nullstelle cg3t9i 199‌ AN-R 3.3 M1 200‌ x f’(x) 2 4 –6 –4 –2 2 4 –2 0 f’ Muster 201‌ Nur zu Prüfzwecken – Eigentum des Verlags öbv

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