Kurvenuntersuchung


\(\\\)

Aufgabe 1 Skizze

Wir definieren

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\(\\\)

und gehen in den Graphikbereich und geben dort \(f(x)\) ein. Wir erhalten folgendes Bild (ohne Flächen).

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\(\\[2em]\)

Aufgabe 2 Summanden des Terms

Dabei ist

\( \quad \left. \begin{align} & A_1 \text{ ist der 1.Summand} \\[6pt] & A_2 \text{ ist der 2.Summand} \\[6pt] & A_3 \text{ ist der 3.Summand} \end{align} \right\} \text{ des Terms } \displaystyle{\int_{-2}^0 f_6(x)dx + 4 \cdot 2 + \int_{4}^6 f_6(x)dx} \)

\(\\\)

Wir berechnen die gesamte Fläche mit

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\(\\[2em]\)

Aufgabe 3 Extrempunkte

Notwendige Bedingung

Wir definieren die Funktion

\( \quad f_r(x) = -\frac{1}{r} \cdot x^2 + \frac{4}{r} \cdot x + 2 \quad \text{und} \quad r \in \mathbb{R} \setminus \{ 0 \}. \)

\(\\\)

als \(g(x)\) mit

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\(\\\) Für Extrempunkte gilt, dass \(g'(x)=0\) ist und wir lösen die Gleichung.

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\(\\\)

Hinreichende Bedingung

Es gilt \(g''(x) \not= 0\) und wir überprüfen das für \(x=2\).

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\(\\\) Wir erhalten \(g''(2)=-\frac{2}{r}\) und müssen unterscheiden, ob in den Funktionen für die Scharenvariable \(r\) die 2. Ableitung mit \(x=2\) positiv oder negativ ist.

Für \(r>0\) ist \(g''(2)<0\) und es liegt an der Stelle \(x=2\) ein Maximum vor.

Für \(r<0\) ist \(g''(2)>0\) und es liegt an der Stelle \(x=2\) ein Minimum vor.

\(\\\)

Funktionswert

Mit

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\(\\\) erhalten wir den Punkt \(\left( 2 \big| \frac{4}{r}+2 \right)\).

\(\\[2em]\)

Aufgabe 4 Nullstellen

Nullstellen werden berechnet mit der Bedingung \(g(x)=0\).

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\(\\\)

Der Wurzelinhalt kann nicht negativ sein, also

\( \quad \begin{align} 2 \cdot (r + 2) & \geq 0 && | \; : 2 \\[6pt] r + 2 & \geq 0 && | \; - 2 \\[6pt] r & \geq -2 \end{align} \)

\(\\\)

Ist \(r > -2\) , so gibt es 2 Nullstellen, also zum Beispiel bei \(r=0\) gilt

\( \quad \begin{align} x & = \pm \sqrt{ 2 \cdot(0+2)} + 2 \\[6pt] x & = \pm \sqrt{ 2 \cdot 2} + 2 \\[6pt] x & = \pm \sqrt{4} + 2 \\[6pt] x & = \pm 2 + 2 \\[6pt] x_1 & = 4 \\[6pt] x_2 & = 0 \end{align} \)

\(\\\)

Bei \(r=-2\) gilt

\( \quad \begin{align} x & = \pm \sqrt{ 2 \cdot( -2 + 2)} + 2 \\[6pt] x & = \sqrt{0} + 2 \\[6pt] x & = 2 \end{align} \)

\(\\\)

Für diesen Fall gibt es also genau eine Nullstelle.

\(\\\) Ist \(r < -2\) , gibt es keine Nullstellen.

\(\\\)