Aufgabe B1 - Funktionen und ihre Eigenschaften · Abitur NRW Mathematik LK · Haupttermin · CAS 2023

Thema: Funktionen und ihre Eigenschaften · Aus der Prüfung LK · Haupttermin · CAS (2023)

Aufgabenstellung

Aufgabenstellung:

Betrachtet wird die Funktion ff mit der Funktionsgleichung f(x)=(x3−5)⋅ex,x∈R.f(x)=(x^3 - 5)\cdot \mathrm{e}^x, \quad x \in \mathbb{R}.

Abbildung 1 zeigt den Graphen von ff.

c) Betrachtet wird die Funktionenschar fkf_k mit Definitionsbereich R\mathbb{R} und der Gleichung

fk(x)=(x3+k)⋅ex mit k∈R.f_k(x) = (x^3 + k) \cdot e^x \text{ mit } k \in \mathbb{R}.

Die Funktion f−5f_{-5} ist identisch mit der Funktion ff.

In Abbildung 4 sind drei Graphen GI,GII,GIIIG_I, G_{II}, G_{III} der Schar dargestellt, die zu drei unterschiedlichen Parametern kI,kII,kIIIk_I, k_{II}, k_{III} gehören.

(1)

Geben Sie an, welche Parameter zu den Graphen gehören.

kI=k_I =

kII=k_{II} =

kIII=k_{III} =

(2)

Begründen Sie, dass jede Funktion fkf_k dieser Schar genau eine Nullstelle besitzt.

Aufgabenstellung: Aufgabe B1 - Funktionen und ihre Eigenschaften · Abitur NRW Mathematik LK · Haupttermin · CAS 2023

Lösung

Nach den offiziellen Korrekturhinweisen

c) (1) Parameter kIk_I

Lösung: 2

c) (1) Parameter kIIk_{II}

Lösung: 0

c) (1) Parameter kIIIk_{III}

Lösung: -4

c) (2) Begründen Sie, dass jede Funktion fkf_k dieser Schar genau eine Nullstelle besitzt.

Lösung: fk(x)=0  ⟺  x3=−kf_k(x) = 0 \iff x^3 = -k, da ex≠0e^x \neq 0 für alle x∈Rx \in \mathbb{R}. Die Gleichung hat für alle k∈Rk \in \mathbb{R} genau eine Lösung: x=−k3x = -\sqrt[3]{k} für k≥0k \geq 0 bzw. x=−k3x = \sqrt[3]{-k} für k<0k < 0.

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