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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 '.

Wir erkennen bei x = 0 einen VZW in der Funktion f ' von - nach +. Also muss der Graph der Originalfunktion f bei x = 0 einen Tiefpunkt haben.

Da der Graph von f ' bei x = 2 die x-Achse berührt und f ' somit keinen VZW aufweist, kann der Graph der Originalfunktion f bei x = 2 auch keinen Extrempunkt haben (Er hat dort einen Sattelpunkt).

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 = -1 die geringste Steigung (m ≈ 1) ist. Dort hat also f'', die Ableitungsfunktion von f', einen Tiefpunkt.

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 ' 2 Extrempunkte, also muss f '' ( - die Ableitung von f ' - ) mindestens 2 Nullstellen und somit auch mindestens Grad 2 haben.

Weil bei ganzrationalen Funktionen mit jedem Ableiten der Grad um 1 verringert wird, muss der Grad der Originalfunktion f um 2 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 -1 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 ablesen.

Die gesuchte Stelle ist also x = -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(-3).

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Wir können der Zeichnung rechts f(-3) = 1 entnehmen.

Also gilt h(-3) = g(f(-3)) = g(1)

g(1) können wir auch wieder am (blauen) Graph ablesen:
h(-3) = g(f(-3)) = 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) = 4 gilt.

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Wenn wir auf der y-Achse bei y = 4 waagrecht zur blauen Geraden von g gehen, erkennen wir den Punkt P mit P(-3|4), der auf dem Graph von g liegt, also gilt:
4 = g(-3)
Wegen 4 = h(x)= g(f(x))= g(-3) gilt also f(x) = -3.

Wir müssen nun also nur noch nach einem der beiden Punkte auf dem (roten) Graph von f suchen, deren y-Werte =-3 sind.

Diese erkennen wir bei Q1(0|-3) und Q2(2|-3), also bei
x1 = 0 und x2 = 2

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) = -2 entnehmen.

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

f(-2) können wir aber auch wieder einfach am Schaubild ablesen
(an der y-Koordinate des roten Punkts):

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

Extrempunkte der Ableitung

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 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 das geringste Gefälle (m ≈ -2) ist. Dort hat also f'', die Ableitungsfunktion von f', einen Hochpunkt.

Produktregel am Schaubild

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)=f(x)⋅g(x).
Bestimme h(1) und h'(1).

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Wir können der Zeichnung rechts f(1) = -3 und g(1) = -3 entnehmen.

Also gilt h(1)= f(1)⋅g(1) = ( - 3 )( - 3 ) = 9

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)
= 2( - 3 ) + ( - 3 )2
= -12.