Zweite Ableitung und Krümmung, Mathe-Übungen

Zweite Ableitung bestimmen, Krümmungsverhalten ermitteln, Extremstellen erkennen und charakterisieren (zweites Kriterium für Extremstellen), Aussagen über f, f´und f´´ anhand gegebener Graphen ermitteln - Lehrplan G9 (5.-11. Klasse)

Hilfe
    1. Nullstellen der ersten Ableitung bestimmen
    2. diese in die zweite Ableitung einsetzen: ergibt sich ein positiver Wert, liegt ein Minimum vor; ergibt sich ein negativer Wert, liegt ein Maximum vor
    3. evtl. die erste Ableitung auf Vorzeichenwechsel prüfen, falls in (2) der Wert 0 herauskommt

  • Eine Funktionenschar ist gegeben durch eine Funktionsgleichung mit (mindestens) einem Parameter. Jeder Parameterwert liefert eine spezielle Funktion. Insofern ist durch die Gleichung der Funktionenschar eine Menge an Kurven gegeben.

    Mit der Funktionsgleichung der Schar kann man rechnen wie mit einer Funktionsgleichung ohne Parameter (Punkt-Koordinaten einsetzen, ableiten, ...). Der Parameter wird dabei behandelt wie eine Zahl.

TIPP Beispiel-Aufgabe: Zu diesem Aufgabentyp gibt es eine passende Beispiel-Aufgabe. Klicke dazu auf "Hilfe zu diesem Aufgabentyp" unterhalb der Aufgabe.

Bestimme alle Extremstellen der Funktionenschar in Abhängigkeit vom Scharparameter a. Gib "!" in den nicht benötigten Feldern ein, wenn es weniger Extremstellen gibt als angeboten.

  • f
    a
    x
    =
    x
    3
    −
    6a
     
    x
    2
    +
    9a
    2
    x
    −
    7a
    a
    >
    0
    Minimum bei x
    =
    Maximum bei x
    =
    Notizfeld
    Notizfeld
    Tastatur
    Tastatur für Sonderzeichen
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Zweite Ableitung und Krümmung
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Zweite Ableitung und Krümmung

Kanal: Mathegym
Leitet man f ab, so erhält man f ´ (erste Ableitung von f).

Leitet man f ´ ab, so erhält man f ´´ (zweite Ableitung von f).

Um f ´´ bilden zu können, muss f zweimal differenzierbar sein.
f bzw Gf f ´ f ´´
streng monoton zunehmend positiv
streng monoton abnehmend negativ
linksgekrümmt streng monoton zunehmend positiv
rechtsgekrümmt streng monoton abnehmend negativ
Beispiel
Lies das jeweilige Vorzeichen von f(-1), f '(-1) und f ''(-1) ab. Gib jeweils ein möglichst großes Intervall an (geschätzt), in dem f, f ' bzw. f '' positiv ist.
graphik
Die Krümmungsintervalle einer zweimal differenzierbaren Funktion ermittelt man mit Hilfe einer Vorzeichenuntersuchung von f ´´. Bestimme dazu zunächst die Nullstellen von f ´´.
Beispiel
Bestimme das Krümmungsverhalten der Funktion 
f
 
x
=
x
4
−
2x
3
−
9
2
 
x
2
+
2x.

Eine Funktionenschar ist gegeben durch eine Funktionsgleichung mit (mindestens) einem Parameter. Jeder Parameterwert liefert eine spezielle Funktion. Insofern ist durch die Gleichung der Funktionenschar eine Menge an Kurven gegeben.

Mit der Funktionsgleichung der Schar kann man rechnen wie mit einer Funktionsgleichung ohne Parameter (Punkt-Koordinaten einsetzen, ableiten, ...). Der Parameter wird dabei behandelt wie eine Zahl.

Beispiel
Bestimme alle Extremstellen der Funktionenschar f
a
x
=
x
3
−
ax
2
+
a
2
 
in Abhängigkeit vom Scharparameter a (a>0)