Aufgabe CAS 2 - 1 - Differentialrechnung · Abitur NRW Mathematik LK · Teil B · Analysis (CAS) 2018

Thema: Differentialrechnung: Tangenten, Extrem- und Wendepunkte · Aus der Prüfung LK · Teil B · Analysis (CAS) (2018)

Aufgabenstellung

Gegeben ist die Funktion f:x↦−1105x4+49375x3−13250x2+85x+140f: x \mapsto -\frac{1}{10^5} x^4 + \frac{4}{9375} x^3 - \frac{13}{250} x^2 + \frac{8}{5} x + 140 mit Definitionsbereich R\mathbb{R}.

a)

Berechnen Sie die Koordinaten der Extrempunkte des Graphen von ff und bestimmen Sie die Art dieser Extrempunkte.

(zur Kontrolle: Die Extremstellen sind 20, 100 und 200.)

b)

Geben Sie die Koordinaten des Schnittpunkts des Graphen von ff mit der y-Achse an. Begründen Sie ohne weitere Rechnung, dass ff genau zwei Nullstellen hat.

c)

Für 50<x<13050 < x < 130 gibt es ein Paar von x-Werten, die sich um 60 unterscheiden und für die die zugehörigen Funktionswerte übereinstimmen. Bestimmen Sie dieses Paar von x-Werten und geben Sie den zugehörigen Funktionswert an.

d)

Begründen Sie, dass sich aus den Informationen aus Teilaufgabe 1c schließen lässt, dass ff für 50<x<13050 < x < 130 mindestens eine Extremstelle hat.

Aufgabenstellung: Aufgabe CAS 2 - 1 - Differentialrechnung · Abitur NRW Mathematik LK · Teil B · Analysis (CAS) 2018

Lösung

Nach den offiziellen Korrekturhinweisen

1a) Hochpunkt 1 (kleinere x-Koordinate)

Lösung: (20∣1158475)≈(20∣154,45)(20 \mid \frac{11584}{75}) \approx (20 \mid 154{,}45)

1a) Tiefpunkt

Lösung: (100∣3203)≈(100∣106,67)(100 \mid \frac{320}{3}) \approx (100 \mid 106{,}67)

1a) Hochpunkt 2 (größere x-Koordinate)

Lösung: (200∣5803)≈(200∣193,33)(200 \mid \frac{580}{3}) \approx (200 \mid 193{,}33)

1b) Schnittpunkt des Graphen von f mit der y-Achse

Lösung: (0∣140)(0 \mid 140)

1b) Begründen Sie ohne weitere Rechnung, dass f genau zwei Nullstellen hat

Lösung: Da lim⁡x→±∞f(x)=−∞\lim_{x\to \pm\infty} f(x) = -\infty gilt und die y-Koordinate des Tiefpunkts des Graphen von f positiv ist, hat f genau zwei Nullstellen.

1c) Kleinerer x-Wert

Lösung: 69,269{,}2

1c) Größerer x-Wert

Lösung: 129,2129{,}2

1c) Zugehöriger Funktionswert

Lösung: 120,2120{,}2

1d) Begründen Sie, dass f für 50 < x < 130 mindestens eine Extremstelle hat

Lösung: Für 50<x<13050 < x < 130 gibt es ein Paar von x-Werten mit übereinstimmenden Funktionswerten. Da die Funktion f ganzrational ist, liegt zwischen diesen mindestens eine Extremstelle.

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