Aufgabe B2 - Differentialrechnung · Abitur NRW Mathematik GK · Haupttermin · CAS 2021

Thema: Differentialrechnung: Tangenten, Extrem- und Wendepunkte · Aus der Prüfung GK · Haupttermin · CAS (2021)

Aufgabenstellung

Prüfungsteil B: Aufgaben mit Hilfsmitteln

Aufgabenstellung:

In der Abbildung ist der Graph der auf R\mathbb{R} definierten Funktion ff dargestellt, die durch folgende Gleichung gegeben ist:

f(x)=−516x4+5x3.f(x)=-\frac{5}{16}x^4+5x^3.

Teilaufgabe a)

a) (1)

Zeigen Sie durch Rechnung, dass (12∣2160)(12 \mid 2160) ein Hochpunkt des Graphen von ff ist und dass die Tangente an den Graphen von ff im Punkt (0∣0)(0 \mid 0) parallel zur xx-Achse liegt.

a) (2)

Bestimmen Sie eine Gleichung der Geraden gg, die die beiden Wendepunkte des Graphen von ff enthält.

y=y =

Zeichnen Sie in die Abbildung eine zu gg parallele Gerade ein, die für 0≤x≤80 \leq x \leq 8 genau einen gemeinsamen Punkt mit dem Graphen von ff besitzt.

a) (3)

Für jede reelle Zahl bb mit 0<b<160 < b < 16 legen die Punkte O(0∣0)O(0 \mid 0), B(b∣0)B(b \mid 0) und C(b∣f(b))C(b \mid f(b)) ein Dreieck OBCOBC fest.

Ermitteln Sie den Wert von bb, bei dem das Dreieck OBCOBC den größten Flächeninhalt hat, und geben Sie diesen Flächeninhalt an.

[Hinweis: Die Randwerte müssen nicht untersucht werden.]

b≈b \approx

Amax⁡≈A_{\max} \approx

FE

Aufgabenstellung: Aufgabe B2 - Differentialrechnung · Abitur NRW Mathematik GK · Haupttermin · CAS 2021

Lösung

Nach den offiziellen Korrekturhinweisen

a) (1) Zeigen Sie durch Rechnung, dass (12|2160) ein Hochpunkt des Graphen von f ist und dass die Tangente an den Graphen von f im Punkt (0|0) parallel zur x-Achse liegt.

Lösung: f′(x)=−54x3+15x2f'(x) = -\frac{5}{4}x^3 + 15x^2; f′(0)=0f'(0)=0 (waagerechte Tangente); f′(12)=0f'(12)=0 mit VZW von ++ nach −- und f(12)=2160f(12)=2160.

a) (2) Bestimmen Sie eine Gleichung der Geraden g, die die beiden Wendepunkte des Graphen von f enthält.

Lösung: 160x

a) (3) Ermitteln Sie den Wert von b, bei dem das Dreieck OBC den größten Flächeninhalt hat

Lösung: 12,8

a) (3) und geben Sie diesen Flächeninhalt an.

Lösung: 13422

a) (2) Zeichnen Sie in die Abbildung eine Gerade ein, die parallel zu g ist und für 0 <= x <= 8 mit dem Graphen von f genau einen Punkt gemeinsam hat.

Lösung: Eine zur Wendegeraden gg parallele Gerade mit Steigung 160160, die den Graphen von ff im Intervall [0;8][0;8] berührt (z. B. Tangente mit Berührpunkt im Intervall).

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