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Aufgabe:

Untersuchen Sie die folgenden Funktionen auf Extrema. Geben Sie die Art und Anzahl der Extrema an. Nutzen sie ggf. die sogenannten notwendigen und hinreichenden Bedingungen.


Ansatz:

f(x) = x^3 + 3x^2 - 9x

g(x) = 1/5×^4 + x^2

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3 Antworten

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Dein Problem?

Leite f(x) zweimal ab.

f '(x) liefert die Extremstellen, f ''(x) deren Art.

https://www.schullv.de/mathe/basiswissen/analysis/kurvendiskussion/extrema_und_wendepunkte

Avatar von 39 k

Aber der zweite Funktionsgraph ist eine Parabel, geht das Ableiten dann trotzdem? (Wir haben das Thema erst seit kurzem, ich steig einfach nicht durch, tut mir leid für das viele Fragen)

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\(g(x) = \frac{1}{5}x^4 + x^2\)

\(g'(x) = \frac{4}{5}x^3 + 2x\)

\( \frac{4}{5}x^3 + 2x=0\)

\(x_1=0\)     \(g(0) =0\)

Weitere Lösungen gibt es in ℝ  nicht.

Art des Extremwertes:

\(g''(x) = \frac{12}{5}x^2 + 2\)

\(g''(0) = 2>0\) Minimum

Avatar von 41 k

dankeschön!!! ☺️

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Aloha :)

Willkommen in der Mathelounge... \o/

Kandidaten für Extremwerte findest du immer dort, wo die 1-te Ableitung Null wird:$$f(x)=x^3+3x^2-9x\implies$$$$f'(x)=3x^2+6x-9=3(x^2+2x-3)=3(x+3)(x-1)$$Kandidaten für Extremwerte sind also \(x_1=-3\) und \(x_2=1\).

Nun musst du die Kandidaten noch prüfen. Dazu kannst du als hinreichende Bedingung das Vorzeichen der 2-ten Ableitung nutzen. Ist die 2-te Ableitung positiv, ist der Graph links-gekrümmt und es liegt ein Minimum vor. Ist die 2-te Ableitung negativ, ist der Graph rechts-gekrümmt und es liegt ein Maximum vor.

$$f''(x)=6x+6$$$$f''(x_1)=f''(-3)=-12<0\implies\text{Maximum bei }x_1=-3$$$$f''(x_2)=f''(1)=12>0\implies\text{Minimum bei }x_2=1$$

Bei der zweiten Funktion gehen wir ähnlich vor. Wir suchen wieder die Nullstellen der ersten Ableitung$$g(x)=\frac15x^4+x^2\implies$$$$g'(x)=\frac45x^3+2x=\frac45x\left(x^2+\frac52\right)$$Der Termin in der Klammer wird für kein \(x\) zu Null, weil \(x^2\ge0\) ist. Also hat die Ableitung nur eine Nullstelle bei \(x_1=0\). Das ist unser Kandidat für ein Extremum.

Wir prüfen den Kandidaten wieder mit der 2-ten Ableitung:$$g''(x)=\frac{12}{5}x^2+2\implies$$$$g''(x_1)=g''(0)=2>0\implies\text{Minimum bei }x_1=0$$

Avatar von 152 k 🚀

DANKEEEE OMG das hat mir mega geholfen!

Weil es dir das Denken erspart hat und du eine abschreibfertige Lösung hast?

Interessante Beobachtung: wenn Lehrer solche Beispiele im Unterricht vorrechnen, versteht es der Großteil der Schüler erstaunlicherweise nicht. Im Internet dann aber plötzlich schon? Seltsam...

@Apfelmännchen:

Was sagt uns das über die Qualität der Leerer? Die Schüler sind ja dieselben.

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