Aufgabe A1 - Aufgabe c · Abitur NRW Mathematik GK · Haupttermin · GTR 2023

Thema: Differentialrechnung: Tangenten, Extrem- und Wendepunkte · Aus der Prüfung GK · Haupttermin · GTR (2023)

Aufgabenstellung

Prüfungsteil A: Aufgaben ohne Hilfsmittel

Aufgabenstellung:

c) Gegeben ist die Funktion ff mit der Gleichung

f(x)=x2⋅ex,x∈R.f(x) = x^2 \cdot e^x, \quad x \in \mathbb{R}.

(1)

Zeigen Sie, dass f′(x)=x⋅(x+2)⋅exf'(x) = x \cdot (x + 2) \cdot e^x gilt.

(2)

Bestimmen Sie die Extremstellen der Funktion ff sowie deren Art (z. B. mithilfe des Vorzeichenwechselkriteriums).

Aufgabenstellung: Aufgabe A1 - Aufgabe c · Abitur NRW Mathematik GK · Haupttermin · GTR 2023

Lösung

Nach den offiziellen Korrekturhinweisen

(1) Zeigen Sie, dass f′(x)=x⋅(x+2)⋅exf'(x) = x \cdot (x + 2) \cdot e^x gilt.

Lösung: Mit Produktregel gilt: f′(x)=2x⋅ex+x2⋅ex=(2x+x2)⋅ex=x⋅(x+2)⋅exf'(x) = 2x \cdot e^x + x^2 \cdot e^x = (2x + x^2) \cdot e^x = x \cdot (x + 2) \cdot e^x

(2) Lokale Maximalstelle xx:

Lösung: -2

(2) Lokale Minimalstelle xx:

Lösung: 0

(2) Begründung / Nachweis der Art der Extremstellen:

Lösung: Vorzeichenwechselkriterium: f′(−3)=3e−3>0f'(-3) = 3e^{-3} > 0 und f′(−1)=−e−1<0⇒f'(-1) = -e^{-1} < 0 \Rightarrow VZW von ++ nach −- bei x=−2x = -2 (lokales Maximum). f′(−1)<0f'(-1) < 0 und f′(1)=3e>0⇒f'(1) = 3e > 0 \Rightarrow VZW von −- nach ++ bei x=0x = 0 (lokales Minimum).

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