Lösungswege Mathematik Oberstufe 7, Schülerbuch

75 Untersuchung von Polynomfunktionen > Krümmung und Graph der zweiten Ableitung – Wendepunkte Weitere hinreichende Bedingung für Wendestellen Sei f: D → ℝ mit p ∈ D eine Polynomfunktion, dann gilt: f″​(p) ​= 0 und f‴​(p) ​≠ 0 ⇒ p ist eine Wendestelle von f Berechne die Extrem- und Wendestellen der Funktion f mit f​(x) ​= ​​x ​ 3​ _ 6 ​− ​x ​ 2 ​und verwende die obigen beiden hinreichenden Bedingungen zur Überprüfung. Zuerst werden die ersten drei Ableitungen gebildet: fʹ​(x) ​= ​​x ​ 2​ _ 2 ​− 2 x f″​(x) ​= x − 2 f‴​(x) ​= 1 Berechnung der Extremstellen: fʹ​(x) ​= 0 ⇒ 0 = ​​x ​ 2​ _ 2 ​− 2 x ⇒ ​x ​1 ​= 0, ​x​2 ​= 4 Überprüfung und Art der Extremstellen: f″​(0) ​= − 2 < 0 ⇒ f ist an der Stelle 0 negativ gekrümmt. ⇒ 0 ist eine Maximumstelle. f″​(4) ​= 2 > 0 ⇒ f ist an der Stelle 4 positiv gekrümmt. ⇒ 4 ist eine Minimumstelle. Berechnung der Wendestellen: f″​(x) ​= 0 ⇒ 0 = x − 2 ⇒ x = 2 Überprüfung der Wendestelle: f‴​(2) ​= 1 ≠ 0 ⇒ An der Stelle 2 liegt eine Wendestelle. Berechne die Extrem- und Wendepunkte der Funktion f und verwende die beiden hinreichenden Bedingungen zur Überprüfung. a) ​f​(x) ​= ​1 _ 8 ​​x ​ 3 ​− ​1 _ 4 ​​x ​ 2​ d) f​(x) ​= ​1 _ 24 ​· ​(​x ​ 3 ​− 1,5 ​x ​2 ​− 90 x)​ b) f​(x) ​= 2 ​x​3 ​− 6 x + 3 e) ​f​(x) ​= 2 ​x​4 ​− 3 ​x ​2 ​+ 2​ c) f​(x) ​= ​x ​3 ​+ 1,5 ​x​2 ​− 2,25 x + 1 f) f​(x) ​= ​1 _ 9 ​· ​(3 ​x ​ 4 ​− 16 ​x ​3 ​− 18 ​x ​2 ​+ 216 x − 7)​ a) Erkläre anhand der Funktion f mit f​​(x) ​= ​x ​6​, warum für eine Extremstelle ​x​ 0​die Bedingung ​ f″​(​x ​0​) ​≠ 0​keine notwendige Bedingung ist. b) Erkläre anhand der Funktion f mit f​​(x) ​= ​x ​7​, warum für eine Wendestelle ​x​ 0​die Bedingung ​ f‴​(​x ​0​) ​≠ 0​keine notwendige Bedingung ist. Gegeben ist eine Polynomfunktion f, sowie f​(3) ​= 0, fʹ​(3) ​= 0, f″​(3) ​= − 4. Vervollständige den folgenden Satz, sodass er mathematisch korrekt ist. f besitzt bei (1) eine (2) . (1) (2) ​x = − 4​  lokale Maximumstelle  ​x = 0​  lokale Minimumstelle  ​x = 3​  Wendestelle  Gegeben ist eine Polynomfunktion f dritten Grades. Kreuze alle sicher zutreffenden Aussagen an. Aussage ​f​(0) ​= 0​ ​fʹ​(0) ​= 0​ ​f″​(0) ​= 0​ ​f″​(0) ​≠ 0​ A 0 ist eine Nullstelle von f.     B 0 ist eine lokale Extremstelle von f.     C 0 ist eine Wendestelle von f.     D 0 ist eine Sattelstelle von f.     E 0 ist eine Wendestelle von f mit Wendetangente ​t​(x) ​= 3 x.​     F ​(0​|2​ ) ​ist ein Wendepunkt von f.     Merke Muster 237‌ 238‌ 239‌ AN-R 3.3 M1 240‌ 241‌ Nur zu Prüfzwecken – Eigentum des Verlags öbv

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