Mathe Steckbriefaufgaben?

1 Antwort

Da der Graph 2 Extremwerte hat, muss der Grad der Funktion mindestens 2 sein.

Die allgemeine Form einer ganzrationalen Funktion f dritten Grades ist

[1]  f(x) = ax³ + bx² + cx + d

Die erste Ableitung von f ist dann gegeben durch

[2]  f'(x) = 3ax² + 2bx + c

Aus dem Graphen lassen sich folgende Gleichungen entnehmen:

[3]  f(0) = –2           da H(0|–2) auf dem Graphen liegt
[4]  f(2) = –6           da T(2|–6) auf dem Graphen liegt
[5]  f'(0) = 0           da f bei x=0 ein relatives Maximum hat
[6]  f'(2) = 0           da f bei x=2 ein relatives Minimum hat

Ersetzen der linken Seiten von [3] bis [6] durch die rechten Seiten von [1] bzw. [2] und Einsetzen von x durch das jeweilige Argument von f bzw. f' ergibt

[3.1]   a·0³ +  b·0² + c·0 + d = –2
[4.1]   a·2³ +  b·2² + c·2 + d = –6
[5.1]  3a·0² + 2b·0  + c       =  0
[6.1]  3a·2² + 2b·2  + c       =  0

und nach Umformung

[3.2]                  d = –2
[4.2]   8a + 4b + 2c + d = –6
[5.2]              c     =  0
[6.2]  12a + 4b  + c     =  0

Daraus folgt durch Einsetzen von [3.2] in [4.2] sowie [5.2] in [4.2] und [6.2], nach Umstellung:

[7]   8a + 4b = –4
[8]  12a + 4b =  0

Die Subtraktion beider Seiten der Gleichung [7] von denen der Gleichung [8] ergibt

[9]   4a = 4

bzw.

[9.1]  a = 1

und dies eingesetzt in [7] ergibt

[10]     8·1 + 4b = –4
bzw.
[10.1]   4b = –12
oder
[10.1]    b = –3

Probe (ob a, b, c, d eingesetzt in [1] und [2] die Werte aus [3], [4], [5] und [6] ergeben):

 f(0) = a·0³ +    b·0² + c·0 + d
      = 1·0³ + (–3)·0² + 0·0 + (–2)
      = –2
 f(2) = a·2³ +    b·2² + c·2 + d
      = 1·2³ + (–3)·2² + 0·2 + (–2)
      =  8   –    12   +  0  –   2
      = –6
f'(0) =  3a·0² +     2b·0  + c
      = 3·1·0² + 2·(–3)·0  + 0
      = 0
f'(2) =  3a·2² + 2b·2  + c
      = 3·1·2² + 2·(–3)·2  + 0
      = 12     –       12
      = 0

Bitte nachrechnen!

Woher ich das weiß:Studium / Ausbildung – LMU München, Dipl. Math., eigene Recherche