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Aufgabe: Bestimmen Sie die lokalen Extremstellen folgender Funktion \( \frac{x^2+1}{x^2-1} \)

Problem/Ansatz: Diese Funktion hat keine Nullstellen, aber ich muss doch beim berechnen der Extremstellen, nach der notwendigen Bed. meinem x wert in die 2 Ableitung einsetzten also f''(x), aber wenn ich keine Nullstelle x habe, wie soll ich das dann eingesetzten?

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Die erste Ableitung ist f '(x)=\( \frac{-4x}{(x^2-1)^2} \) und hat die Nullstelle x=0.

Avatar von 123 k 🚀

Wenn ich die Not.Bed. durchführe habe ich x=4 raus

f'(x)= \( \frac{-4x}{(x^2-1)^2} \)

-4x=0 /+4

x=4

-4x+4 ist NICHT x!!!!

? ich muss doch bei der Not. Bed. die Nullstelle herausfinden

da setzte ich den Zähler gleich 0 und dann ergibt x=4

Da hast diese Rechnung hingeschrieben:

-4x=0 /+4

x=4

Das ist grauenhaft! Dein Rechnenbefehl +4 führt NICHT auf x=4.

Du hättest zur Umstellung nach x beide Seiten durch (-4) teilen müssen.


Ist Dir klar, dass \(-4x\) bedeutet: \(-(4\cdot x)\) oder auch \((-4)\cdot x\). Wenn ja, dann mach mal die Probe und setze x=4 ein....

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Hallo

wenn du richtig differenziert hast ist f'(0)=0 und f''(0)=-4 also hast du ein lokales Max bei x=0

Dass die Funktion selbst keine Nullstelle hat , hat damit nichts zu tun! f(0)=-1 heisst nur dass das Max im Punkt (0,-1) liegt.

Gruß lul

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Aloha :)

Zuerst würde ich mir den Funktionsterm vereinfachen, damit die Ableitungen einfacher werden:$$f(x)=\frac{x^2+1}{x^2-1}=\frac{x^2-1+2}{x^2-1}=\frac{x^2-1}{x^2-1}+\frac{2}{x^2-1}=1+\frac{2}{x^2-1}$$

Damit lauten nun die erste und zweite Ableitung mit der Quotientenregel:$$f'(x)=\left(\frac{\overbrace{2}^{=u}}{\underbrace{x^2-1}_{=v}}\right)'=\frac{\overbrace{0}^{=u'}\cdot\overbrace{(x^2-1)}^{=v}-\overbrace{2}^{=u}\cdot\overbrace{2x}^{=v'}}{\underbrace{(x^2-1)^2}_{=v^2}}=-\frac{4x}{(x^2-1)^2}$$$$f''(x)=-\left(\frac{\overbrace{4x}^{=u}}{\underbrace{(x^2-1)^2}_{=v}}\right)'=-\frac{\overbrace{4}^{=u'}\cdot\overbrace{(x^2-1)^2}^{=v}-\overbrace{4x}^{=u}\cdot\overbrace{\overbrace{2(x^2-1)}^{=\text{äußere}}\cdot\overbrace{2x}^{=\text{innere}}}^{=v'}}{\underbrace{(x^2-1)^4}_{=v^2}}$$$$\phantom{f''(x)}=-\frac{4(x^2-1)-4x\cdot2\cdot2x}{(x^2-1)^3}=-\frac{-12x^2-4}{(x^2-1)^3}=\frac{4(3x^2+1)}{(x^2-1)^3}$$

Die erste Ableitung wird \(0\) an der Stelle \(x=0\). Daher ist \(x=0\) ein Kandidat für ein Extremum. Die zweite Ableitung an der Stelle \(x=0\) ist negativ, genauer \(f''(0)=-4\), sodass bei \(x=0\) ein Maximum vorliegt. Der Punkt \((0|-1)\) ist also ein Maximum.

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