Aufgabenbeispiele von am Schaubild ohne Stammfkt.

Durch Aktualisieren des Browsers (z.B. mit Taste F5) kann man neue Beispielaufgaben sehen


Hoch- und Tiefpkte in f (ohne F)

Beispiel:

Du hast entweder einen veralteten Browser oder Javascript ausgeschaltet. Deswegen kannst du leider das Schaubild nicht sehen :(
Gezeichnet ist der Graph von f '. Bestimme jeweils Typ und den x-Wert aller Extrempunkte des Graphen von f im abgebildeten Bereich.

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Da Extrempunkte immer eine waagrechte Tangente haben, gilt die notwendige Bedingung f '= 0, wir suchen also die Nullstellen der Ableitungsfunktion f '.

Um beurteilen zu können, ob es sich um einen Hochpunkt des Graphen von f, um eine Tiefpunkt oder keines von beidem (Sattelpunkt) handelt, kann man jeweils den Vorzeichenwechsel (VZW) der Funktion f ' anschauen (hinreichende Bedingung).

Wir untersuchen also alle Nullstellen der abgebildeten Ableitungsfunktion f '.

Da der Graph von f ' bei x = -4 die x-Achse berührt und f ' somit keinen VZW aufweist, kann der Graph der Originalfunktion f bei x = -4 auch keinen Extrempunkt haben (Er hat dort einen Sattelpunkt).

Wir erkennen bei x = 4 einen VZW in der Funktion f ' von - nach +. Also muss der Graph der Originalfunktion f bei x = 4 einen Tiefpunkt haben.

Wendepunkte in f (ohne F)

Beispiel:

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Gezeichnet ist der Graph von f '. Bestimme alle Wendestellen von f im abgebildeten Bereich.
(die gesuchten x-Werte sind alle ganzzahlig)

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Da Wendestellen immer Extremstellen der Ableitung sind, müssen wir in der Abbildung nur nach den Extremstellen von f ' suchen.

Diese erkennen wir leicht bei x = 1.

Monotonie (ohne F)

Beispiel:

Du hast entweder einen veralteten Browser oder Javascript ausgeschaltet. Deswegen kannst du leider das Schaubild nicht sehen :(

Gezeichnet ist der Graph von f '. Bestimme möglichst große Intervalle, auf denen f monoton steigend, bzw. monoton fallend ist .

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Nach dem Monotoniesatz genügt es die Intervalle zu finden, in denen die Ableitungsfunktion f ', positiv bzw. negativ ist.

Wir erkennen: Im Intervall [-6;4] gilt: f '(x) ≤ 0, also ist f monoton fallend.

Wir erkennen: Im Intervall [4;6] gilt: f '(x) ≥ 0, also ist f monoton steigend.

Extrempunkte der Ableitung

Beispiel:

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Gezeichnet ist der Graph von f'. Bestimme jeweils Typ und den x-Wert der Extrempunkte von f'' im abgebildeten Bereich.
(Die Lösungen sind ganzzahlig)

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Man erkennt am Graph von f', dass bei x = -2 eine maximale Steigung (m ≈ 4) ist. Dort hat also f'', die Ableitungsfunktion von f', einen Hochpunkt.

Bei x = 0 ist dagegen ein maximales Gefälle (m ≈ -4) in f', also ein Tiefpunkt in f'' zu erkennnen.

Minimaler Grad bestimmen

Beispiel:

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Gegeben ist eine ganzrationale Funktion f.

Gezeichnet ist der Graph von f.

Wie groß muss der Grad von f mindestens sein?

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Man erkennt am Graph von f 3 Extrempunkte, also muss f' ( - die Ableitung von f - ) mindestens 3 Nullstellen und somit auch mindestens Grad 3 haben.

Weil bei ganzrationalen Funktionen mit jedem Ableiten der Grad um 1 verringert wird, muss der Grad der Originalfunktion f um 1 höher, also f vom Grad 4 sein.

Pkt mit paralleler Tangente (ohne F)

Beispiel:

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Gezeichnet ist der Graph von f ', also der Ableitungsfunktion einer Funktion f.
Bestimme eine Stelle x, an der die Tangente an den Graph von f parallel zur Geraden g: y= 3x verläuft.

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Die Steigung der Tangente an den Graph von f, kurz die Tangentensteigung von f, ist f ', die Ableitung von f.

Da die Gerade g die Steigung 3 hat, muss die parallele Tangente auch die Steigung m = 3 haben. Es muss also f '(x) = 3 gelten.

Am Schaubild kann man f '(2) = 3 und f '(-2) = 3 ablesen.

Die gesuchten Stellen sind also x1 = 2 und x2 = -2.

Summe f(x) und f'(x) (ohne F)

Beispiel:

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Gezeichnet ist der Graph von f (rote Kurve).
Bestimme f(-1) + f '(-1).

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Wir können der Zeichnung rechts mit Hilfe der Tangente eingezeichneten Tangente f '(-1) = -2 entnehmen.

Außerdem können wir natürlich f(-1) = -1 am Schaubild ablesen:

Also gilt: f(-1) + f '(-1) = -1 + ( - 2 ) = -3.

Verkettung vorwärts

Beispiel:

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Gezeichnet sind die Graphen von f (rote Kurve) und g (blaue Gerade).
Die Funktion h ist gegeben durch h(x)=g(f(x)).
Bestimme h(0).

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Wir können der Zeichnung rechts f(0) = -1 entnehmen.

Also gilt h(0) = g(f(0)) = g(-1)

g(-1) können wir auch wieder am (blauen) Graph ablesen:
h(0) = g(f(0)) = g(-1) = -2.

Verkettung rückwärts

Beispiel:

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Gezeichnet sind die Graphen von f (rote Kurve) und g (blaue Gerade).
Die Funktion h ist gegeben durch h(x)=g(f(x)).
Bestimme ein x, so dass h(x) = 0 gilt.

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Wenn wir auf der y-Achse bei y = 0 waagrecht zur blauen Geraden von g gehen, erkennen wir den Punkt P mit P(1|0), der auf dem Graph von g liegt, also gilt:
0 = g(1)
Wegen 0 = h(x)= g(f(x))= g(1) gilt also f(x) = 1.

Wir müssen nun also nur noch nach einem der beiden Punkte auf dem (roten) Graph von f suchen, deren y-Werte =1 sind.

Diese erkennen wir bei Q1(-1|1) und Q2(3|1), also bei
x1 = -1 und x2 = 3

Verkettung von f und f' (ohne F)

Beispiel:

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Gezeichnet ist der Graph von f (rote Kurve).
Bestimme f(f '(-2)).

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Wir können der Zeichnung rechts mit Hilfe der eingezeichneten Tangente f '(-2) = -1 entnehmen.

Wir suchen also f(f '(-2)) = f(-1).

f(-1) können wir aber auch wieder einfach am Schaubild ablesen
(an der y-Koordinate des roten Punkts):

f(f '(-2)) = f(-1) = -2,5 .

Produktregel am Schaubild

Beispiel:

Du hast entweder einen veralteten Browser oder Javascript ausgeschaltet. Deswegen kannst du leider das Schaubild nicht sehen :(
Gezeichnet sind die Graphen von f (rote Kurve) und g (blaue Gerade).
Die Funktion h ist gegeben durch h(x)=f(x)⋅g(x).
Bestimme h(2) und h'(2).

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Wir können der Zeichnung rechts f(2) = 2 und g(2) = 2 entnehmen.

Also gilt h(2)= f(2)⋅g(2) = 22 = 4

Für die Ableitung h'(x) gilt nach der Produktregel h'(x) = f'(x)⋅g(x) + f(x)⋅g'(x)

Also h'(2) = f'(2)⋅g(2) + f(2)⋅g'(2)

Da ja g (in blau gezeichnet) die Tangente an f in x=2 ist, können wir am Graph von g sowohl f'(2) als auch g'(2) als Steigung m=2 der Geraden ablesen, also gilt f'(2) = g'(2) = 2.

Somit gilt:
h'(2) = f'(2)⋅g(2) + f(2)⋅g'(2)
= 22 + 22
= 8.

Produktregel am Schaubild

Beispiel:

Du hast entweder einen veralteten Browser oder Javascript ausgeschaltet. Deswegen kannst du leider das Schaubild nicht sehen :(
Gezeichnet sind die Graphen von f (rote Kurve) und g (blaue Gerade).
Die Funktion h ist gegeben durch h(x)=f(x)⋅g(x).
Bestimme h(-1) und h'(-1).

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Wir können der Zeichnung rechts f(-1) = 0 und g(-1) = 0 entnehmen.

Also gilt h(-1)= f(-1)⋅g(-1) = 00 = 0

Für die Ableitung h'(x) gilt nach der Produktregel h'(x) = f'(x)⋅g(x) + f(x)⋅g'(x)

Also h'(-1) = f'(-1)⋅g(-1) + f(-1)⋅g'(-1)

Da ja g (in blau gezeichnet) die Tangente an f in x=-1 ist, können wir am Graph von g sowohl f'(-1) als auch g'(-1) als Steigung m=-2 der Geraden ablesen, also gilt f'(-1) = g'(-1) = -2.

Somit gilt:
h'(-1) = f'(-1)⋅g(-1) + f(-1)⋅g'(-1)
= -20 + 0 ( -2 )
= 0.