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Aufgabe zum bestimmten Integral:

f(x)= -x3+3x +2
Bestimme die Maßzahl, die den Inhalt der Fläche zwischen dem Funktionsgraphen und der x-Achse über dem Intervall [a;b] angibt, wobei Wende- und Hochstelle die Intervallgrenzen angeben.
Zeichne den Graphen und kennzeichne die berechneten Flächen.


Ich habe überhaupt keine Ahnung, was man hier machen soll und freue mich über jede Hilfe. Vielen Dank!

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Bestimme die genannten Stellen und integriere zwischen dieses Grenzen.

https://www.wolframalpha.com/input?i=-x3%EF%BC%8B3x+%2B2

Wobei hast du konkret Schwierigkeiten, Berechnung der Extremstellen, Berechnung der Wendestelle, Stammfunktion bilden?

Der Flächeninhalt der roten Fläche ist gesucht:

blob.png

3 Antworten

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Beste Antwort

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

Extremwerte:

\(f'(x)= -3x^2+3\)

\( -3x^2+3=0\)

\(x_1=1\)   \(f(1)= -1+3 +2=4\)

\(x_2=-1\)   \(f(-1)= 1-3 +2=0\)

Art der Extrema:

\(f''(x)=-6x\)     \(f''(1)=-6<0\) Maximum     \(f''(-1)=6>0\) Minimum

Wendestelle:

\(-6x=0\)

\(x=0\)

\(A= \int\limits_{a}^{b} (-x^3+3x +2)dx=[ -\frac{1}{4}x^4+1,5x^2+2x]_{a}^{b}\\=[-\frac{1}{4}b^4+1,5b^2+2b ]-[-\frac{1}{4}a^4+1,5a^2+2a ] \)

Nun ist \(b=1\) und \(a=0\)

 \(A=[-\frac{1}{4}+1,5+2 ]-[0 ]=3,25  \)FE

Avatar von 40 k
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Hallo,

wende.JPG

Die Nullstelle ist bei x = 2
der Tiefpunkt ist bei x = -1
der Hochpunkt ist bei x = 1
der Wendepunkt ist bei x = 0

Avatar von 123 k 🚀
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Aloha :)

Wir betrachten die Funktion$$f(x)=-x^3+3x+2$$Zuerst brauchen wir das Maximum und den Wendepunkt der Funktion.

Für deren Berechnung benötigen wir die Ableitungen:$$f'(x)=-3x^2+3=-3(x^2-1)=-3(x+1)(x-1)$$$$f''(x)=-6x$$$$f'''(x)=-6$$

Kandidaten für Extremstellen sind die Nullstellen der 1-ten Ableitung:$$x_1=-1\quad\text{und}\quad x_2=1$$Wir prüfen beide Kandidaten durch Einsetzen in die 2-te Ableitung:$$f''(x_1)=f''(-1)=6>0\implies\text{Minimum}$$$$f''(x_2)=f''(1)=-6<0\implies\text{Maximum}$$

Kandidaten für Wendepunkte sind die Nullstellen der 2-ten Ableitung: \(\quad x_w=0\).

Zur Prüfung setzen wir diesen Kandidaten in die 3-te Ableitung ein. Diese ist konstant gleich \((-6)\), also ungleich Null, sodass bei \(x_w=0\) tatsächlich ein Wendepunkt vorliegt.

Schließlich können wir nun die Fläche unter dem Graphen von \(f(x)\) zwischen der x-Achse, dem Wendepunkt bei \(x_w=0\) und dem Maximum bei \(x_2=1\) bestimmen:$$F=\int\limits_{x_w}^{x_2}f(x)\,dx=\int\limits_0^1\left(-x^3+3x+2\right)dx=\left[-\frac{x^4}{4}+\frac{3x^2}{2}+2x\right]_0^1$$$$\phantom F=-\frac14+\frac32+2=\frac{-1}{4}+\frac{6}{4}+\frac{8}{4}=\frac{13}{4}=3,25$$

blob.png

Avatar von 152 k 🚀

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