Aufgabe B1 - Aufgabe 3.3-3.4 - Wendepunkte und Tangenten · Abitur Hessen Mathematik LK · CAS 2022

Thema: Differentialrechnung: Tangenten, Extrem- und Wendepunkte · Aus der Prüfung LK · CAS (2022)

Aufgabenstellung

Betrachtet wird die in R\mathbb{R} definierte Funktion ss mit s(x)=a⋅sin⁡(b⋅x)+cs(x) = a \cdot \sin(b \cdot x) + c. Die Punkte E1(−2∣−1)E_1(-2|-1) und E2(2∣3)E_2(2|3) sind direkt aufeinanderfolgende Extrempunkte des Graphen von ss.

Die Punkte des Graphen von ss mit der yy-Koordinate 11 sind die Wendepunkte des Graphen.

3.3

Zeigen Sie, dass jeder Wendepunkt des Graphen von ss eine ganzzahlige xx-Koordinate hat und dass der Graph von ss in jedem seiner Wendepunkte entweder die Steigung −π2-\frac{\pi}{2} oder die Steigung +π2+\frac{\pi}{2} hat.

[2 BE]

3.4

Für jeden Wendepunkt des Graphen von ss wird die Gerade betrachtet, die durch diesen Wendepunkt und den Punkt P(2022∣2022)P(2022|2022) verläuft. Untersuchen Sie, ob eine dieser Geraden im jeweiligen Wendepunkt Tangente an den Graphen von ss ist.

[3 BE]

Aufgabenstellung: Aufgabe B1 - Aufgabe 3.3-3.4 - Wendepunkte und Tangenten · Abitur Hessen Mathematik LK · CAS 2022

Lösung

Nach den offiziellen Korrekturhinweisen

3.3 Zeigen Sie, dass jeder Wendepunkt des Graphen von s eine ganzzahlige x-Koordinate hat und dass der Graph von s in jedem seiner Wendepunkte entweder die Steigung -π/2 oder die Steigung +π/2 hat.

Lösung: s(x)=1  ⟺  x=4k,k∈Zs(x) = 1 \iff x = 4k, k \in \mathbb{Z}. Für alle k∈Zk \in \mathbb{Z} gilt s′(4k)=−π2∨s′(4k)=π2s'(4k) = -\frac{\pi}{2} \lor s'(4k) = \frac{\pi}{2}.

3.4 Für jeden Wendepunkt des Graphen von s wird die Gerade betrachtet, die durch diesen Wendepunkt und den Punkt P(2022|2022) verläuft. Untersuchen Sie, ob eine dieser Geraden im jeweiligen Wendepunkt Tangente an den Graphen von s ist.

Lösung: Keine der Geraden ist Tangente an den Graphen von s im jeweiligen Wendepunkt.

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