Aufgabe WTR 3 · Aufgabe 1 - Graphen deuten · Abitur NRW Mathematik LK · Teil B · Analysis (WTR) 2019

Thema: Graphen von f, f′ und F deuten · Aus der Prüfung LK · Teil B · Analysis (WTR) (2019)

Aufgabenstellung

Die Abbildung zeigt den Graphen GfG_f der in R\mathbb{R} definierten Funktion f:x↦x2⋅e1−xf: x \mapsto x^2 \cdot \mathrm{e}^{1-x} sowie den Graphen Gf′G_{f'} der zugehörigen ersten Ableitungsfunktion f′f'.

Der Graph von ff beschreibt modellhaft die 7,5 Sekunden dauernde Fahrt eines Lastenaufzugs. Dabei ist xx die seit Beginn der Fahrt vergangene Zeit in Sekunden und yy die Geschwindigkeit des Aufzugs in Meter pro Sekunde.

Das für die 7,5 Sekunden dauernde Fahrt des Aufzugs bisher verwendete Modell wird geändert: Für 0≤x≤60 \le x \le 6 wird die Fahrt weiterhin durch GfG_f, für x≥6x \ge 6 jedoch mithilfe der Tangente an GfG_f im Punkt (6∣f(6))(6 \mid f(6)) beschrieben.

Teilaufgabe 1 a

Beschreiben Sie die Eigenschaft von

•

Gf′G_{f'}, aus der sich folgern lässt, dass GfG_f bei x=0x = 0 einen Tiefpunkt hat:

•

GfG_f, aus der sich folgern lässt, dass Gf′G_{f'} bei x=0,6x = 0{,}6 einen Hochpunkt hat:

Teilaufgabe 1 j

j)

Begründen Sie ohne weitere Rechnung mithilfe des Graphen von f′f', dass die Tangente an GfG_f im Punkt (6∣f(6))(6 \mid f(6)) den Graphen von ff für x>6x > 6 nicht schneidet.

Aufgabenstellung: Aufgabe WTR 3 · Aufgabe 1 - Graphen deuten · Abitur NRW Mathematik LK · Teil B · Analysis (WTR) 2019

Lösung

Nach den offiziellen Korrekturhinweisen

Beschreiben Sie die Eigenschaft von Gf′G_{f'}, aus der sich folgern lässt, dass GfG_f bei x=0x = 0 einen Tiefpunkt hat.

Lösung: Es gibt Werte x1<0x_1 < 0 und x2>0x_2 > 0, für die Gf′G_{f'} für x1<x<0x_1 < x < 0 unterhalb der x-Achse und für 0<x<x20 < x < x_2 oberhalb verläuft (Vorzeichenwechsel von −- nach ++).

Beschreiben Sie die Eigenschaft von GfG_f, aus der sich folgern lässt, dass Gf′G_{f'} bei x=0,6x = 0{,}6 einen Hochpunkt hat.

Lösung: Es gibt Werte x3<0,6x_3 < 0{,}6 und x4>0,6x_4 > 0{,}6, für die GfG_f für x3<x<0,6x_3 < x < 0{,}6 linksgekrümmt und für 0,6<x<x40{,}6 < x < x_4 rechtsgekrümmt ist.

j) Begründen Sie ohne weitere Rechnung mithilfe des Graphen von f′f', dass die Tangente an GfG_f im Punkt (6∣f(6))(6 \mid f(6)) den Graphen von ff für x>6x > 6 nicht schneidet.

Lösung: Für x>5x > 5 ist Gf′G_{f'} steigend, GfG_f also linksgekrümmt. Damit verläuft der Graph von ff für x>6x > 6 oberhalb seiner Tangente im Punkt (6∣f(6))(6 \mid f(6)) und schneidet diese nicht.

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