Teil A1 - Aufgabe c · Abitur NRW Mathematik LK · Haupttermin · GTR 2021

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

Aufgabenstellung

Betrachtet wird die auf R\mathbb{R} definierte Funktion ff mit f(x)=x4−k⋅x2f(x) = x^4 - k \cdot x^2, wobei für kk eine positive reelle Zahl steht. Abbildung 1 stellt den Graphen von ff dar.

c) Betrachtet wird die Funktion ff mit f(x)=(x2+2x)⋅e−x+4f(x)=(x^2+2x)\cdot e^{-x+4} und x∈Rx\in\mathbb{R}.

Abbildung 3 zeigt den Graphen von ff.

(1)

Es ist bekannt, dass ff genau zwei Extremstellen hat.

Ermitteln Sie beide Extremstellen der Funktion ff.

Hinweis: Die hinreichende Bedingung muss nicht nachgewiesen werden.

(2)

Skizzieren Sie den Graphen der ersten Ableitungsfunktion von ff in Abbildung 3.

Hinweis: Auf die genauen y-Werte kommt es dabei nicht an.

[3 + 2 Punkte]

Aufgabenstellung: Teil A1 - Aufgabe c · Abitur NRW Mathematik LK · Haupttermin · GTR 2021

Lösung

Nach den offiziellen Korrekturhinweisen

(1) Erste Extremstelle von f:

Lösung: x=−2x = -\sqrt{2}

(1) Zweite Extremstelle von f:

Lösung: x=2x = \sqrt{2}

(2) Skizzieren Sie den Graphen der ersten Ableitungsfunktion von f in Abbildung 3.

Lösung: Der Graph der Ableitungsfunktion f′f' (gestrichelt dargestellt) schneidet die x-Achse an den beiden Extremstellen x=−2x = -\sqrt{2} und x=2x = \sqrt{2}. Für x<−2x < -\sqrt{2} ist f′f' negativ, zwischen den Extremstellen positiv (mit Hochpunkt) und für x>2x > \sqrt{2} negativ und nähert sich von unten asymptotisch der x-Achse an.

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