Hallo,
das ist ganz einfach.
Die Funktion f(x) = y = 1/2x^3 - 4x^2 + 6x muss man etwas „umschreiben“:
=> y = x(1/2x^2 - 4x + 6) erhält man durch Herausheben von x
A) Die x-Achse hat die Geradengleichung y = 0
=> Einsetzen, dann wird die Gleichung zu: 0 = x(1/2x^2 - 4x + 6)
=> Diese Gleichung kann nur dann stimmen, wenn entweder x = 0 (1.Lösung: x1 = 0)
oder (1/2x^2 - 4x + 6) = 0
=> Das ist eine quadratische Gleichung.
Um auf die Form x^2 + px + q zu kommen, dividieren wir durch 1/2
=> ergibt: x^2 - 8x + 12 = 0
Lösungsformel x = -p/2 +/- sqrt((p^2)/4 - q) anwenden (sqrt = Wurzel)
=> x = 4 -/+ sqrt(16 - 12) => x2 = 4 - 2 = 2; x3 = 4 + 2 = 6
Die Schnittpunkte mit der x-Achse nennt man Nullstellen. Wir haben also
3 Nullstellen N1 = (0/0), N2 = (0/2), N3 = (0/6)
Die y-Achse hat die Geradengleichung x = 0.
=> Eingesetzt erhält man das Ergebnis y = 0.
Die Funktion hat also nur 1 Schnittpunkt mit der y-Achse an der Stelle y = 0.
B) 1.Ableitung: f’(x) = 3/2x^2 - 8x + 6
2.Ableitung: f’’(x) = 3x - 8
C) Mit Hoch- und Tiefpunkt sind wahrscheinlich lokale Maxima und Minima gemeint.
Das sind Punkte mit Steigung 0
=> d.h: beim Maximum mit vorher positiver Steigung (Kurve steigt von links nach rechts
an und die y-Werte werden immer größer) wird die Steigung im Maximum 0, um dann
negativ zu werden (nach dem Maxmium sinken die y-Werte wieder)
=> beim Minimum ist es umgekehrt: vorher negative Steigung, dann 0, dann positive.
Maxima und Minima sind lokal, wenn die Kurve an anderen Stellen größere oder kleinere
y-Werte annehmen kann. Andernfalls spricht man von einem globalen Maximum bzw Minimum.
=> Es kann jeweils nur 1 globales Minimum bzw Maximum geben.
=> zwischen 2 Nullstellen liegt jeweils 1 lokales Minimum bzw Maximum!
Die Ableitung einer Kurve ist ja eigentlich eine Kurve, die die Steigungen der
Tangenten in den entsprechenden Punkten der ursprünglichen Kurve angibt.
=> Wir suchen also Punkte mit der Steigung 0, => das sind Punkte, deren Steigungs-Tangente
parallel zur x-Achse liegen.
Um diese Punkte zu erhalten, setzen wie die Gleichung der 1.Ableitung gleich 0
=> 3/2x^2 - 8x + 6 = 0 => wieder eine quadratische Gleichung!
(Also wahrscheinlich 2 Löungen)
Nach Division durch 3/2 (= Mulitplikation mit 2/3) erhält man: x^2 - 16/3x + 4 = 0
Lösungsformel anwenden: x = 8/3 -/+ sqrt((64/9) - 4) = 8/3 -/+ sqrt(28/9)
= 8/3 -/+ (sqrt(28))/3 = 8/3 -/+ sqrt((4*7))/3 = 8/3 -/+ (2/3)sqrt(7)
=> x1 = 8/3 - 1,7638 = 0,9028; x2 = 8/3 + 1,7638 = 4,4305
Um festzustellen, welches das Minimum und das Maximum ist, muss man die Steigung
im jeweils vorherigen und/oder nachfolgenden Nullpunkt feststellen:
x1 liegt zwischen den Nullstellen x=0 und x=2.
Wir setzen x=0 in die Gleichung der 1.Ableitung ein und erhalten y’ = 6 => positiv,
und mit x=2 erhalten wir y’ = -4 => negativ
=> also x1 ist ein Maximum.
(Lokal, weil wenn wir z.B. f(8) berechnen => y = 48, ist größer als f(0,9028) = )
=> Maximum = (0,9028/2,5245)
x2 liegt zwischen den Nullstellen x=2 und x=6
Wir setzen x=2 in die Gleichung der 1.Ableitung ein und erhalten y’ = -4 => negativ,
und mit x=6 erhalten wir y’ = 12 => positiv
=> also x2 ist ein Minimum.
(Lokal, weil wenn wir z.B. f(-1) berechnen => y = -10,5, ist kleiner als f(4,4305) = -8,4504)
Minimum = (4,4305/-8,4504)
D) Zwischen einem Minimum und einem Maximum gibt es immer einen Wendepunkt. Das ist der Punkt,
in dem sich die Kurve von konkav zu konvex (oder umgekehrt) ändert.
Wenn man die Kurve der 1.Ableitung betrachtet, ist der Wendepunkt ein Punkt zwischen
den Nullstellen der 1.Ableitung => das ist also ein Minimum oder ein Maximum der 1.Ableitung!
=> wir nehmen also die 2.Ableitung und setzen sie 0, und erhalten dadurch das Minimum oder
Maximum der 1.Ableitung.
=> 3x - 8 = 0 => ergibt x = 8/3 = 2,6667
Wendepunkt = (2,666667/-2,962963)
E) Die Kurve ist unter
http://www.bilder-upload.eu/show.php?file=798e76-135…
zu sehen.
Ich hoffe, das ist gut erklärt.
Freundliche Grüße aus Wien
Annie