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Aufgabe:

f(x)=1/3x^4-5/3x^2+4/3

Extremstellen


Problem/Ansatz:

Hallo, bei dieser Funktion muss ich die Extrempunkte herausfinden.

Ich habe bereits die erste Ableitung Null gesetzt —> 0=4/3x^3-10/3x


Anschließend habe ich ausgeklammert —> 0=x(4/3x^2-10/3).

Wie muss ich weiter vorangehen?

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x1 = 0

 4/3*x^2-10/3=0 |*3

4x^2-10 = 0

x^2 = 10/4 = 5/2

x2/3 = +-√(5/2)= +-√10/ 2

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Aloha :)

Willkommen in der Mathelounge... \o/

Um die Extremstellen der Funktion$$f(x)=\frac13x^4-\frac53x^2+\frac43$$zu bestimmen, ermittelst du zunächst die Nullstellen der ersten Ableitung:$$f'(x)=\frac43x^3-\frac{10}{3}x=\frac43x\left(\underbrace{x^2}_{a^2}-\underbrace{\frac52}_{b^2}\right)=\frac43x\left(\underbrace{x}_a-\underbrace{\sqrt{\frac52}}_b\right)\left(\underbrace{x}_a+\underbrace{\sqrt{\frac52}}_b\right)$$Ein Produkt ist Null, wenn einer seiner Faktoren Null ist. Das liefert die Nullstellen:$$x_1=0\quad;\quad x_2=\sqrt{\frac52}\quad;\quad x_3=-\sqrt{\frac52}$$

Diese Nullstellen der ersten Ableitung sind mögliche Kandidaten für ein Extremum. Wir müssen diese Kandidaten noch testen. Dafür bilden wir die zweite Ableitung:$$f''(x)=4x^2-\frac{10}{3}$$und prüfen die Vorzeichen der 3 Kandidaten:$$f''(0)=-\frac{10}{3}<0\implies\text{Maximum bei }x_1=0$$$$f''\left(\pm\sqrt{\frac52}\right)=4\cdot\frac52-\frac{10}{3}=10-\frac{10}{3}=\frac{20}{3}>0\implies\text{Minima bei }x_{2;3}=\pm\sqrt{\frac52}$$

~plot~ 1/3*x^4-5/3*x^2+4/3 ; [[-3|3|-1|4]] ~plot~

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Verwende den Satz vom Nullprodukt.

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