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Gegeben ist die Funktionenschar ft(x)=x^4-tx^2+2    (t > 0)


Leider komme ich nicht weiter, da ich nicht weiß, was damit gemeint ist.

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Gibt es einen Wert für t, so dass die y-Koordinate eines Tiefpunktes 0 ist?

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Ich verstehe es leider noch immer noch nicht :,)

Bestimme die Tiefpunkte von ft.

Setze die y-Koordinate eine Tiefpunktes gleich Null und löse die Gleichung.

Also die erste Ableitung gleich null setzten?

Ja, genau. So wie man das halt macht um Tiefpunkte zu bestimmen.

Vielen Dank TT

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Um die Aufgabe besser zu verstehen, ist es sinnvoll erst einmal ein Bild anzugucken:

https://www.desmos.com/calculator/shfmswldrg

$$f_t(x)=x^4-tx^2+2$$

Wenn die Minima auf der x-Achse liegen, hat die Funktion genau zwei Nullstellen.

$$0=x^4-tx^2+2~~~~~~~~~z=x^2; z^2=x^4; x=\pm\sqrt z$$
$$ 0=z^2-tz+2 $$

$$ z_{12}=\frac{t}{2}\pm\sqrt{\frac{t^2}{4}-2} $$

Damit es genau zwei Nullstellen gibt, muss der Ausdruck unter der Wurzel gleich Null sein.

$$\frac{t^2}{4}-2=0\Rightarrow \frac{t^2}{4}=2 \Rightarrow t^2=8 \Rightarrow t=\sqrt 8 =2\cdot \sqrt 2 \approx 2,8284$$

https://www.desmos.com/calculator/doyliyd7z6

Für \(\frac{t^2}{4}-2<0\) gibt es keine reelle Nullstelle, da unter der Wurzel dann eine negative Zahl steht.

Für \(\frac{t^2}{4}-2>0\) gibt es vier reelle Nullstellen, da \(\frac{t}{2}\pm\sqrt{\frac{t^2}{4}-2} \) zwei positive Werte für z liefert, sodass es vier Lösungen für x gibt. Bleibt noch zu klären, warum \(\frac{t}{2}-\sqrt{\frac{t^2}{4}-2} \) nicht negativ ist. Unter der Wurzel steht eine Term, dessen Wert kleiner als \(\frac{t^2}{4} \) ist. Damit gilt \(\frac{t}{2}>\sqrt{\frac{t^2}{4}-2} \) und damit \(\frac{t}{2}-\sqrt{\frac{t^2}{4}-2} >0\).


 



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Ich verstehe ihre letze Rechnung nicht ganz: t^2/4−2=0⇒=√8=2⋅√2≈2,8284

Ich habe Zwischenschritte ergänzt. Ist es jetzt klar?

Und wie konnten sie die Funktionenschar einzeichnen?

Zum Zeichnen benutze ich desmos. Da habe ich den gegebenen Term eingegeben, den Regler für t hinzugefügt und konnte mir die Kurven für verschiedene t-Werte ansehen.

Bei einem Beispielgraph sollte man vielleicht die genaue Funktionsgleichung angeben.

@Wolfgang: Dass in dem Fall \(t=\sqrt 8\) ist, habe ich danach ja vorgerechnet.

Ich verstehe ihre Zwischenschritten aber ich verstehe nicht warum Sie t^2/4 -2=0 gesetzt haben. Von wo kommt die t^2/4 -2? Die t/2 +- √ kann doch nicht auf einmal verschwunden sein oder nicht?

Ich verstehe ihre letze Rechnung nicht ganz: t²/4−2=0⇒=√8=2⋅√2≈2,8284

WAS verstehst du nicht?

t²/4−2=0 wird mit den Rechenbefehlen 

     |+2

und

     |*4

umgewandelt zu t²=8.

Oder verstehst du nicht, dass man √8 als 2⋅√2 schreiben kann?

aber ich verstehe nicht warum Sie t2/4 -2=0 gesetzt haben

Wer lesen kann, ist klar im Vorteil:

Damit es genau zwei Nullstellen gibt, muss der Ausdruck unter der Wurzel gleich Null sein.

Wie gesagt ich verstehe die Zwischenschritten aber ich verstehe nicht wo die t^2/2 kommt?

Damit es genau zwei Nullstellen gibt, muss der Ausdruck unter der Wurzel gleich Null sein.

Das reicht tatsächlich aus, um t zu bestimmen.

Mit z=t/2 kannst du dann den x-Wert berechnen.

$$ x=\pm\sqrt{t/2}=\pm\sqrt{\sqrt{\small 2}}\approx\pm 1,1892 $$

Du kannst die Aufgabe auch so lösen, wie Oswald es beschrieben hat. Ich wollte nur zeigen, dass es auch noch einen anderen Lösungsweg gibt.

Zitat: Damit es genau zwei Nullstellen gibt, muss der Ausdruck unter der Wurzel gleich Null sein.

Woran stellen sie fest, dass es zwei Nullstellen gibst?

Ist dir klar, dass der Graph der gegebenen Funktion symmetrisch zur y-Achse ist?

Wenn es also z.B. die positive  Nullstelle x=4 gibt, muss es auch die negative Nullstelle x=-4 geben.

Ich habe meine Antwort ergänzt für die Fälle, dass unter der Wurzel eine negative bzw. positive Zahl steht.

Da keine Rückmeldung mehr kommt, klopfe ich mir selbst auf die Schulter.   :-)

Vielleicht wäre es für den FS weniger verwirrend gewesen, wenn du den Ansatz von Oswald aufgegriffen hättest. Damit will ich dich aber nicht vom Klopfen abhalten ;-)

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