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nur f '(x)=0 lösen (e-Fktn, BF)

Beispiel:

Gegeben ist eine Funktion f mit $f(x) =$ $4 x^{2} \cdot e^{- 3 x} + 4$ mit ihrer Ableitungsfunktion $f '(x) =$ $4 \cdot 2 x \cdot e^{- 3 x} + 4 x^{2} \cdot e^{- 3 x} \cdot (- 3) + 0$ .

Gib alle x-Werte an, an denen der Graph von f eine waagrechte Tangente hat.

Lösung einblenden

Die x-Werte, an denen der Graph von f eine waagrechte Tangente hat, sind ja einfach die Nullstellen der 1. Ableitungsfunktion.

Um f '(x)=0 lösen zu können, vereinfachen wir erst mal die Ableitungsfunktion f '

$f '(x) =$ $4 \cdot 2 x \cdot e^{- 3 x} + 4 x^{2} \cdot e^{- 3 x} \cdot (- 3) + 0$
= $8 x \cdot e^{- 3 x} - 12 x^{2} \cdot e^{- 3 x}$

Jetzt müssen wir den Exponentialterm ausklammern

= $e^{- 3 x} \cdot (8 x - 12 x^{2})$
= $e^{- 3 x} (- 12 x^{2} + 8 x)$

Jetzt können f '(x)=0 mit Hilfe des Satzes vom Nullprodukt lösen:

$e^{- 3 x} (- 12 x^{2} + 8 x)$	=	0
$(- 12 x^{2} + 8 x) \cdot e^{- 3 x}$	=	0

Ein Produkt ist genau dann =0, wenn mindestens einer der beiden Faktoren =0 ist.

1. Fall:

$- 12 x^{2} + 8 x$	=	0
$4 x (- 3 x + 2)$	=	0

Ein Produkt ist genau dann =0, wenn mindestens einer der beiden Faktoren =0 ist.

1. Fall:

x₁

2. Fall:

$- 3 x + 2$	=	0	\| $- 2$
$- 3 x$	=	$- 2$	\|:( $- 3$ )
x₂	=	$\frac{2}{3}$

2. Fall:

e^{- 3 x}

0

Diese Gleichung hat keine Lösung!

Als Lösungsmenge ergibt sich somit:

L={0; $\frac{2}{3}$ }

nur f '(x)=0 lösen (e-Fktn)

Beispiel:

Gegeben ist eine Funktion f mit $f(x) =$ $(x - 5) \cdot e^{- 0,1 x} - 1$ mit ihrer Ableitungsfunktion $f '(x) =$ $(1 + 0) \cdot e^{- 0,1 x} + (x - 5) \cdot e^{- 0,1 x} \cdot (- 0,1) + 0$ .

Gib alle x-Werte an, an denen der Graph von f eine waagrechte Tangente hat.

Lösung einblenden

Die x-Werte, an denen der Graph von f eine waagrechte Tangente hat, sind ja einfach die Nullstellen der 1. Ableitungsfunktion.

Um f '(x)=0 lösen zu können, vereinfachen wir erst mal die Ableitungsfunktion f '

$f '(x) =$ $(1 + 0) \cdot e^{- 0,1 x} + (x - 5) \cdot e^{- 0,1 x} \cdot (- 0,1) + 0$
= $e^{- 0,1 x} - 0,1 (x - 5) \cdot e^{- 0,1 x}$

Jetzt müssen wir den Exponentialterm ausklammern

= $e^{- 0,1 x} \cdot (1 - 0,1 (x - 5))$
= $e^{- 0,1 x} (1 - 0,1 x + 0,5)$
= $e^{- 0,1 x} (- 0,1 x + 1,5)$

Jetzt können f '(x)=0 mit Hilfe des Satzes vom Nullprodukt lösen:

$e^{- 0,1 x} (- 0,1 x + 1,5)$	=	0
$(- 0,1 x + 1,5) \cdot e^{- 0,1 x}$	=	0

Ein Produkt ist genau dann =0, wenn mindestens einer der beiden Faktoren =0 ist.

1. Fall:

$- 0,1 x + 1,5$	=	0	\| $- 1,5$
$- 0,1 x$	=	$- 1,5$	\|:( $- 0,1$ )
x₁	=	$15$

2. Fall:

e^{- 0,1 x}

0

Diese Gleichung hat keine Lösung!

Als Lösungsmenge ergibt sich somit:

L={ $15$ }