Aufgabe B1 - 1.3 - Extremstellen · Abitur Hessen Mathematik LK · WTR 2021

Thema: Differentialrechnung: Tangenten, Extrem- und Wendepunkte · Aus der Prüfung LK · WTR (2021)

Aufgabenstellung

Den Funktionen v1v_1, v2v_2 und v3v_3 sind folgende Funktionsgleichungen zugeordnet:

v1(t)=5⋅(1−e−0,4⋅t)v_1(t) = 5\cdot(1-\text{e}^{-0{,}4\cdot t})

v2(t)=4,5+e−0,5⋅t⋅(t−0,25t2)v_2(t) = 4{,}5 + \text{e}^{-0{,}5\cdot t}\cdot(t-0{,}25t^2)

v3(t)=3t⋅e−0,2⋅tv_3(t) = 3t\cdot \text{e}^{-0{,}2\cdot t}

Material

1.3 Zeigen Sie, dass die Funktion v2v_2 maximal zwei Extremstellen haben kann.

Aufgabenstellung: Aufgabe B1 - 1.3 - Extremstellen · Abitur Hessen Mathematik LK · WTR 2021

Lösung

Nach den offiziellen Korrekturhinweisen

Zeigen Sie, dass die Funktion v₂ maximal zwei Extremstellen haben kann.

Lösung: notwendige Bedingung für Extremstellen: v2′(t)=0v_2'(t) = 0 v2′(t)=e−0,5⋅t⋅(1−0,5t)+e−0,5⋅t⋅(−0,5)⋅(t−0,25t2)=e−0,5⋅t⋅(0,125t2−t+1)=0v_2'(t) = \mathrm{e}^{-0{,}5\cdot t}\cdot(1 - 0{,}5t) + \mathrm{e}^{-0{,}5\cdot t}\cdot(-0{,}5)\cdot(t - 0{,}25t^2) = \mathrm{e}^{-0{,}5\cdot t}\cdot(0{,}125t^2 - t + 1) = 0 Da e−0,5⋅t≠0\mathrm{e}^{-0{,}5\cdot t} \neq 0 für alle tt, erhält man: 0,125t2−t+1=00{,}125t^2 - t + 1 = 0. Eine quadratische Gleichung hat maximal zwei (reelle) Lösungen, so dass v2v_2 maximal zwei Extremstellen haben kann.

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