Aufgabe 1 - Differentialrechnung · Abitur NRW Mathematik GK · Teil B · Analysis (CAS) 2021

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

Aufgabenstellung

Gegeben ist die in R\mathbb{R} definierte Funktion ff mit f(x)=(2+x2)⋅(1−x2)3f(x) = \left(2 + \frac{x}{2}\right) \cdot \left(1 - \frac{x}{2}\right)^3. Der Graph von ff wird mit GfG_f bezeichnet.

c)

W1(2∣0)W_1(2|0) ist ein Wendepunkt von GfG_f. Weisen Sie rechnerisch nach, dass auch W2(−1|8116)W_2\left(-1\middle|\frac{81}{16}\right) ein Wendepunkt von GfG_f ist und dass GfG_f keine weiteren Wendepunkte hat.

d)

Die Gerade gg verläuft durch W1W_1 und W2W_2.

Stellen Sie GfG_f für −4≤x≤4-4 \le x \le 4 in einem Koordinatensystem dar. Zeichnen Sie gg in dieses Koordinatensystem ein und weisen Sie nach, dass gg durch die Gleichung y=−2716x+278y = -\frac{27}{16}x + \frac{27}{8} dargestellt wird.

f)

Ermitteln Sie rechnerisch die Anzahl der Geraden, die parallel zu gg sind und GfG_f berühren.

Aufgabenstellung: Aufgabe 1 - Differentialrechnung · Abitur NRW Mathematik GK · Teil B · Analysis (CAS) 2021

Lösung

Nach den offiziellen Korrekturhinweisen

1 c) Weisen Sie rechnerisch nach, dass auch W2(−1|8116)W_2\left(-1\middle|\frac{81}{16}\right) ein Wendepunkt von GfG_f ist und dass GfG_f keine weiteren Wendepunkte hat.

Lösung: f′′(x)=0  ⟺  x=−1∨x=2f''(x) = 0 \iff x = -1 \lor x = 2, f′′′(−1)≠0f'''(-1) \ne 0, f(−1)=8116f(-1) = \frac{81}{16}

1 d) Stellen Sie GfG_f für −4≤x≤4-4 \le x \le 4 in einem Koordinatensystem dar. Zeichnen Sie gg in dieses Koordinatensystem ein.

Lösung: Graph GfG_f im Intervall [−4;4][-4; 4] mit Hochpunkt, den Wendepunkten W1W_1 und W2W_2 sowie der durch beide Wendepunkte verlaufenden Geraden gg.

1 d) Weisen Sie nach, dass gg durch die Gleichung y=−2716x+278y = -\frac{27}{16}x + \frac{27}{8} dargestellt wird.

Lösung: −2716⋅2+278=0-\frac{27}{16}\cdot 2 + \frac{27}{8} = 0 und −2716⋅(−1)+278=8116-\frac{27}{16}\cdot (-1) + \frac{27}{8} = \frac{81}{16}

1 f) Ermitteln Sie rechnerisch die Anzahl der Geraden, die parallel zu gg sind und GfG_f berühren.

Lösung: 2

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