Zehn gemischte Aufgaben auf Anforderungsbereich I: Du wendest die Verfahren aus Kapitel 5 direkt so an, wie sie eingeführt wurden — ableiten, Bedingung ansetzen, Kandidaten prüfen, Antwortsatz schreiben. Fünf Aufgaben sind interaktiv, fünf rechnest du auf Papier und vergleichst dann mit der Lösung. Alle Themen von 5.0 bis 5.4 kommen vor, damit du merkst, wo noch eine Lücke ist.
Ableiten, Monotonie und die Bedingungen
Gegeben ist die Funktion \(f\) mit \(f(x)=x^{3}-3x\).
- Bestimme \(f'(x)\) und alle Nullstellen von \(f'\).
- Gib die maximalen Monotonieintervalle von \(f\) an.
- Formuliere einen vollständigen Antwortsatz.
Lösung anzeigen
a) \(f'(x)=3x^{2}-3=3(x^{2}-1)=3(x-1)(x+1)\), also \(x_1=-1\) und \(x_2=1\).
b) Probestellen einsetzen: \(f'(-2)=9>0\), \(f'(0)=-3<0\), \(f'(2)=9>0\).
\(f\) ist streng monoton fallend auf \(]-1;1[\).
c) „Der Graph von \(f\) steigt bis \(x=-1\), fällt dann bis \(x=1\) und steigt danach wieder, weil \(f'\) genau an diesen Stellen das Vorzeichen wechselt.“
Achtung: Die Stellen \(-1\) und \(1\) sind Wechselstellen (\(f'=0\)) und gehören zu keinem der Intervalle — deshalb stehen dort offene Klammern.
- Wie lautet \(f'(x)\) an der Stelle \(x\)? Gib den Wert von \(f'(0)\) an.
- Löse \(f'(x)=0\). Welche Extremstelle ergibt sich?
- Berechne \(f''(3)\).
- Welchen Funktionswert hat \(f\) an dieser Stelle?
