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Notwendige Bedingung

Dreißig Aufgaben vom Ableiten über das Lösen von f′(x) = 0 bis zu Parameteraufgaben — mit sofortiger Rückmeldung und steigendem Anforderungsniveau.

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Übungsaufgaben

Dreißig Aufgaben zur notwendigen Bedingung. Der Schwerpunkt liegt auf dem Rechnen: ableiten, gleich null setzen, die Gleichung sauber lösen — und am Ende wissen, was die gefundenen Stellen wirklich bedeuten.

A1Die Kandidatenliste Schritt für SchrittAFB I

Gegeben ist \(f(x)=x^{3}+3x^{2}-4\). Gesucht sind alle Stellen, an denen der Graph eine waagerechte Tangente besitzt — also alle Lösungen von \(f'(x)=0\).

Rechne die Kette von oben nach unten. Erst wenn ein Schritt stimmt, wird der nächste frei. Enter prüft.
  1. Wie lautet der Koeffizient vor \(x^{2}\) in \(f'(x)\)?
  2. \(f'(x)=3x^{2}+6x\). Ausklammern ergibt \(3x\cdot(x+a)\). Wie groß ist \(a\)?
  3. Ein Produkt ist null, wenn ein Faktor null ist. Wie lautet die kleinere Lösung?
  4. Und die größere Lösung?
  5. Berechne den Funktionswert an der kleineren Stelle: \(f(-2)=\)
\(f'(x)=3x^{2}+6x=3x(x+2)\) wird null für \(x_1=-2\) und \(x_2=0\). Das sind die möglichen Extremstellen. Der Funktionswert \(f(-2)=-8+12-4=0\) gehört schon zum späteren Punkt \(P(-2\mid 0)\) — ob dort wirklich ein Extrempunkt liegt, entscheidet erst die hinreichende Bedingung.
A2Ableitung bildenAFB I

Bilde die erste Ableitung von \(f(x)=2x^{3}-9x^{2}+12x-4\) und gib sie im Feld an. Schreibweise: 6x^2-18x+12.

Potenzregel summandenweise anwenden. Malzeichen dürfen weggelassen werden, Potenzen mit ^. Enter prüft.
\(f'(x)=6x^{2}-18x+12\). Wer den konstanten Summanden \(-4\) mitschleppt, hat den häufigsten Fehler gemacht: Eine Zahl ohne \(x\) hat die Steigung null und fällt beim Ableiten weg.
A3Notwendig, nicht hinreichendAFB I

Setze die Fachbegriffe so ein, dass der Text die Bedingung korrekt beschreibt.

Wort anklicken, dann Lücke anklicken (oder umgekehrt). Ein Klick auf eine gefüllte Lücke legt das Wort zurück.

Ist \(x_0\) eine Extremstelle einer differenzierbaren Funktion, so ist die Tangente dort , es gilt also \(f'(x_0)=0\). Jede Extremstelle ist damit eine der Ableitung. Diese Bedingung heißt , weil ohne sie kein Extrempunkt möglich ist. Sie ist aber nicht : Auch ein erfüllt die Gleichung, ist aber kein Extrempunkt. Das Lösen von \(f'(x)=0\) liefert deshalb nur eine .

Die Leserichtung des Satzes ist entscheidend: von der Extremstelle zur Ableitung. Umgekehrt gilt er nicht — sonst wäre jeder Sattelpunkt ein Extrempunkt.