Wanne oder Berg
Das f″-Kriterium entscheidet mit einem einzigen Wert: dem Vorzeichen von \(f''\) an der Kandidatenstelle.
- Zweite Ableitung:\(f''\) ist die Ableitung von \(f'\). Sie beschreibt die Krümmung.
- Voraussetzung:an der Stelle \(x_E\) gilt bereits \(f'(x_E)=0\).
- \(f''(x_E)>0\):linksgekrümmt wie eine Wanne: Tiefpunkt.
- \(f''(x_E)<0\):rechtsgekrümmt wie ein Berg: Hochpunkt.
f″-Kriterium: \(f'(x_E)=0\) und \(f''(x_E)>0\) \(\Rightarrow\) Tiefpunkt; \(f'(x_E)=0\) und \(f''(x_E)<0\) \(\Rightarrow\) Hochpunkt
Krümmung: \(f''>0\) bedeutet linksgekrümmt (Wanne), \(f''<0\) rechtsgekrümmt (Berg).
Voraussetzung: An der Kandidatenstelle \(x_E\) gilt bereits \(f'(x_E)=0\).
Der Grenzfall
Ist \(f''(x_E)=0\), liefert das Kriterium keine Aussage. Dann ist noch alles offen.
- \(g(x)=x^{4}\):\(g'(0)=g''(0)=0\), trotzdem liegt ein Tiefpunkt vor.
- \(h(x)=x^{3}\):\(h'(0)=h''(0)=0\), hier liegt ein Sattelpunkt.
- Ausweg:mit dem VZW-Kriterium das Vorzeichen von \(f'\) links und rechts prüfen.
- Vorteil:sonst genügt ein eingesetzter Wert statt zweier Teststellen.
Keine Aussage: \(f''(x_E)=0\) \(\Rightarrow\) VZW-Kriterium benutzen
Grenzfall: Dann kann Tiefpunkt (\(x^{4}\)) oder Sattelpunkt (\(x^{3}\)) vorliegen.
VZW-Kriterium: Das Vorzeichen von \(f'\) links und rechts der Stelle prüfen.
Das Verfahren durchgerechnet
Extrempunkte bestimmst du damit in drei Schritten.
- 1. Notwendig:\(f'(x)=0\) lösen → mögliche Extremstellen.
- 2. Hinreichend:jede Stelle in \(f''\) einsetzen → Hoch- oder Tiefpunkt.
- 3. Koordinaten:jede bestätigte Stelle in \(f\) einsetzen.
Die drei Diagramme zeigen \(f\), \(f'\) und \(f''\) übereinander. Untersuche beide Kandidatenstellen in allen drei Bildern. Eine senkrechte Lotlinie läuft durch alle drei Diagramme; wird im mittleren Bild \(f'(x)=0\), ist eine Kandidatenstelle erreicht und unten wird die Punktart angezeigt.
Bedienung mit der Tastatur: Pfeil links und rechts bewegen die Lotlinie, Bild auf und Bild ab in größeren Schritten, Pos1 und Ende springen an den Rand, Enter springt zur Kandidatenstelle.
Halte fest: Bei \(x=1\) ist \(f''>0\), also Tiefpunkt. Bei \(x=0\) ist \(f''(0)=0\) — das Kriterium schweigt, \(f'\) wechselt dort nicht das Vorzeichen: Sattelpunkt.
Verfahren mit \(f''\): Extrempunkte bestimmst du in drei Schritten.
1. Notwendig: \(f'(x)=0\) lösen ergibt mögliche Extremstellen.
2. Hinreichend: Jede Stelle in \(f''\) einsetzen; \(f''>0\) Tiefpunkt, \(f''<0\) Hochpunkt.
3. Koordinaten: Jede bestätigte Stelle in \(f\) einsetzen.
Allgemeine Hinweise
Vorzeichen nicht vertauschen
Positives \(f''\) gehört zum Tiefpunkt, negatives zum Hochpunkt. Denk an Wanne und Berg.
Null heißt nicht „kein Extrempunkt“
Bei \(f''(x_E)=0\) ist noch alles offen. Prüfe dann mit dem VZW-Kriterium.
Richtig einsetzen
Die Punktart entscheidest du mit \(f''\). Den y-Wert berechnest du mit \(f\).
Videos
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