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Aufgabe:

f(x)=3x^4 + x³

Bestimme die Extrempunkte und die Wendepunkte.


Problem/Ansatz:

Hallo ihr lieben,

Kann mir hier bitte jemand helfen? Ich weiß nicht genau wie ich die Aufgabe umformen soll, damit ich die Extrema und die Wendepunkte bestimmen kann. Schon mal danke im Vorfeld!

Lg

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Möchtest du wissen, wie man die Ableitungen bildet?

Nein, muss man die Aufgabe nicht noch vorher umformen/umstellen, bevor man die Ableitung bilden kann? Oder stehe ich gerade ein bisschen auf dem Schlauch :-)

1 Antwort

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Aloha :)

1) Erstmal brauchen wir ein paar Ableitungen:$$f(x)=3x^4+x^3$$$$f'(x)=12x^3+3x^2$$$$f''(x)=36x^2+6x$$$$f'''(x)=72x+6$$

2) Kandidaten für Extrema sind die Nullstellen der ersten Ableitung:$$0\stackrel!=f'(x)=12x^3+3x^2=3x^2(4x+1)\quad\implies\quad x_1=0\quad;\quad x_2=-\frac{1}{4}$$Wir prüfen die Kandidaten durch Einsetzen in die weiteren Ableitungen:$$f''(x_1)=f''(0)=0\quad\implies\quad\text{keine Aussage möglich}$$$$f'''(x_1)=f'''(0)=6\quad\implies\quad\text{Sattelpunkt, kein Extremum}$$Die erste Abletung, die ungleich \(0\) ist, ist die dritte, also eine ungerade Ableitung. Daher liegt bei \(x_1=0\) kein Extremum, sondern ein Sattelpunkt vor.$$f''(x_2)=f''\left(-\frac{1}{4}\right)=\frac{3}{4}>0\quad\implies\quad\text{Minimum}$$Die Funktion hat bei \(x=-\frac{1}{4}\) ein lokales Minimum.

3) Kandidaten für Wendepunkte sind die Nullstellen der zweiten Ableitung:$$0\stackrel!=f''(x)=36x^2+6x=6x(6x+1)\quad\implies\quad x_{w1}=0\quad;\quad x_{w2}=-\frac{1}{6}$$Wir prüfen die Kandidaten durch Einsetzen in die dritte Ableitung:$$f'''(x_{w1})=f'''(0)=6\ne0\quad\implies\quad\text{Wendepunkt}$$$$f'''(x_{w2})=f'''\left(-\frac{1}{6}\right)=-6\ne0\quad\implies\quad\text{Wendepunkt}$$Die Funktion hat zwei Wendepunkte bei \(x=-\frac{1}{6}\) und bei \(x=0\).

~plot~ 3x^4+x^3 ; {-1/4|3/256-1/64} ; {-1/6|3/6^4-1/6^3} ; {0|0} ; [[-0,4|0,2|-0,005|0,002]] ~plot~

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