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2.6 Kurvendiskussion f ′ (x) = x 3 −4x = x· x 2 −4 , f ′′ (x) = 3x 2 −4, f ′′′ (x) = 6x f ′ (x) = 0 =⇒ x11 = 0, x12 = −2, x13 = 2 f ′′ (x) = 0 =⇒ x21 = 0, x22 = − 2 3 √ 3, x23 = 2 3 f ′ (x11) = 0 und f ′′ (x11) = −4 < 0 =⇒ Hochpunkt bei H(0 0) f ′ (x13) = 0 und f ′′ (x13) = 8 > 0 =⇒ Tiefpunkte bei T1,2(±2 −4) f ′′ (x22) = 0 und f ′′′ (x22) = 4 √ √ 2 20 3 = 0 =⇒ Wendepunkte bei W1,2 ± 3 3 − 3 f(x) = −2 =⇒ x 4 −8x 2 = −2 hat die vier Lösungen x = ± 4±2 √ 2. −3 −2 9. Untersuche die Funktion f mit T1 W1 −1 y 2 1 −1 −2 −3 −4 H 1 √ 3 W2 2 3 x f(x) = 1 4 x3 − 7 4 x2 +2x+1, Df = R auf Nullstellen, Verhalten an den Rändern von Df, Monotonie, Extremwerte und Wendepunkte. Zeichne den Grafen von f im Intervall [−1;6]. Lösung: f(x) = 0 =⇒ x01 = 2 (durch Probieren) f(x) : (x−2) = 1 4 x2 − 5 1 x− 4 2 =⇒ x02,3 = 5 1√ ± 33 2 2 x3 lim f(x) = lim x→±∞ x→±∞ 4 · 1− 7 8 4 + + x x2 x3 = ±∞ →1 f ′ (x) = 3 4 x2 − 7 2 x+2, f′′ (x) = 3 7 x− 2 2 , f′′′ (x) = 3 2 68 T2

2.6 Kurvendiskussion f ′ (x) = 0 =⇒ x11 = 2 3 , x12 = 4, f ′′ (x) = 0 =⇒ x21 = 7 3 Da der Graf von f ′ eine nach oben geöffnete Parabel ist, folgt f ′ (x) > 0 für x < 2 3 und x > 4, f ′ (x) < 0 für 2 < x < 4 =⇒ f streng steigend in 3 −∞; 2 3 2 und ]4;+∞[, f streng fallend in 3 ;4 . f ′ (x11) = 0 und f ′′ (x11) = − 5 < 0 =⇒ Hochpunkt bei H 2 f ′ (x12) = 0 und f ′′ (x12) = 5 2 2 3 > 0 =⇒ Tiefpunkt bei T(4 −3) f ′′ (x21) = 0 und f ′′′ (x21) = 3 = 0 =⇒ Wendepunkt bei W 2 −1 y 2 1 −1 −2 −3 −4 10. Untersuche die Funktion f mit H 1 7 3 44 27 2 3 4 5 6 x W T f(x) = x2 e x−1, Df = R 37 − 54 auf Symmetrie, Nullstellen, Verhalten an den Rändern von Df, Monotonie, Extremwerte und Terrassenpunkte. Zeichne den Grafen von f im Intervall [−1;6]. Lösung: Einzige Nullstelle bei x0 = 0. ∞ lim f(x) = x→−∞ 0 + = +∞ ∞ 2x ∞ lim f(x) = = lim = = lim x→+∞ ∞ x→+∞ ex−1 ∞ x→+∞ 69 2 = 0+ ex−1

2.6 Kurvendiskussion<br />

f ′ (x) = 0 =⇒ x11 = 2<br />

3 , x12 = 4, f ′′ (x) = 0 =⇒ x21 = 7<br />

3<br />

Da der Graf von f ′ eine nach oben geöffnete Parabel ist, folgt f ′ (x) > 0 für x < 2<br />

3 und<br />

x > 4, f ′ (x) < 0 für 2<br />

< x < 4 =⇒<br />

f streng steigend in<br />

3<br />

<br />

−∞; 2<br />

<br />

3<br />

<br />

2<br />

und ]4;+∞[, f streng fallend in<br />

3 ;4<br />

<br />

.<br />

f ′ (x11) = 0 und f ′′ (x11) = − 5<br />

< 0 =⇒ Hochpunkt bei H<br />

2<br />

f ′ (x12) = 0 und f ′′ (x12) = 5<br />

2<br />

2<br />

3<br />

> 0 =⇒ Tiefpunkt bei T(4 −3)<br />

f ′′ (x21) = 0 und f ′′′ (x21) = 3<br />

= 0 =⇒ Wendepunkt bei W<br />

2<br />

−1<br />

y<br />

2<br />

1<br />

−1<br />

−2<br />

−3<br />

−4<br />

10. Untersuche die Funktion f <strong>mit</strong><br />

H<br />

1<br />

7<br />

3<br />

44<br />

27<br />

2 3 4 5 6<br />

x<br />

W<br />

T<br />

f(x) = x2<br />

e x−1, Df = R<br />

<br />

<br />

37<br />

−<br />

54<br />

auf Symmetrie, Nullstellen, Verhalten an den Rändern von Df, Monotonie, Extremwerte<br />

und Terrassenpunkte. Zeichne den Grafen von f im Intervall [−1;6].<br />

Lösung: Einzige Nullstelle bei x0 = 0.<br />

<br />

∞<br />

lim f(x) =<br />

x→−∞ 0 +<br />

<br />

= +∞<br />

<br />

∞<br />

<br />

2x<br />

<br />

∞<br />

<br />

lim f(x) = = lim = = lim<br />

x→+∞ ∞ x→+∞ ex−1 ∞ x→+∞<br />

69<br />

2<br />

= 0+<br />

ex−1

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