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Kurvendiskussion – Extrempunkte und Wendepunkte berechnen

MathemaTrick14:27 160.408 Aufrufe veröffentlicht Auf YouTube

Das Wichtigste aus dem Video

Tipp auf eine Zeit – das Video springt genau dorthin.

Transkriptautomatisch erstellt · 85 Zeilen
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  1. hallo ihr Lieben heute möchte ich folgende Aufgabe mit euch durchgehen bestimme die Koordinaten aller extrem und Wendepunkte des Grafen der Funktion
  2. f mit F vonx was so aussieht wir sollen also alle Extrempunkte und alle Wendepunkte finden und die Koordinaten davon angeben da die rede hier von
  3. Punkten ist ist also die x-Koordinate und die ykoordinate von diesen Punkten gesucht bevor wir jetzt an die Berechnung gehen lass uns das mal ganz
  4. kurz zeichnen wie unsere Funktion aus sieht damit wir schon mal wissen was wir überhaupt suchen wir sollen alle Extrempunkte suchen also alle hoch und
  5. Tiefpunkte Hochpunkt wä einmal hier Tiefpunkt W einmal hier also zwei Extrempunkte sind schon mal gesucht und alle Wendepunkte das heißt wenn wir
  6. unsere Funktion ablaufen haben wir hier so eine Rechtskurve und ungefähr hier wandelt sich das Ganze in eine Linkskurve das bedeutet hier werden wir
  7. einen Wendepunkt finden dann gehen wir mal ran an die Berechnung lass uns mal mit den Extrempunkten zuerst starten wir haben ein bisschen was vor um
  8. Extrempunkte zu finden können wir das ganze mit diesen vier Schritten hier abarbeiten als allererstes suchen wir mal die erste und zweite Ableitung von
  9. unserer Funktion okay das ist unsere Funktion die leiten wir jetzt einmal ab wir schauen uns mal an wie unsere Funktion überhaupt aufgebaut ist hier
  10. vorne haben wir einen Teil dann kommt ein Minus und dann kommt ein zweiter Teil das heißt diese beiden Teile können wir getrennt voneinander ableiten zuerst
  11. kümmern wir uns um den Teil und getrennt davon danach dann um diesen Teil wie sieht's hier vorne mit dem Teil aus der setzt sich jetzt wiederum zusammen aus
  12. einer Zahl multipliziert mit dieser Klammer hier eine Zahl die multipliziert wird die ist easy weil die wird einfach beim Ableiten übernommen so ein Faktor
  13. bleibt einfach erhalten anders sieht's aus wenn hier ein plus oder minus gestanden hätte dann würde diese Zahl hier wegfallen aber wenn mal dabei steht
  14. dann bleibt es einfach wie seeht jetzt hier mit dieser Klammer aus wir haben in der Klammer etwas stehen und dann haben wir diese Klammer hoch 3 das ist eine
  15. ineinander verschachtelte Funktion und hierfür brauchen wir dann die Kettenregel die sagt ja leite die äußere Funktion einmal ab und multipliziere das
  16. dann noch mit der inneren Ableitung die man gerne mal vergisst aber wenn wir das orangene jetzt erstmal ableiten nur diese Klammer hoch 3 da ist die Regel ja
  17. so dass die Hochzahl nach vorne wandert also die drei kommt nach vorne dann schreibt man das Innere einfach so ab das fasst man gar nicht an wenn man die
  18. äußere Ableitung bildet und dann wir die Hochzahl ja eins kleiner gemacht also zu einer Z das war jetzt nur die äußere Ableitung von diesem orangenen teil und
  19. laut der Kettenregel muss man jetzt noch die innere Ableitung bilden also dieses grüne einmal ableiten X - 5 wie sieht's da aus x abgeleitet das ist ja ein X was
  20. da steht da ist die Regel ja so dass das X einfach wegfällt und nur die Zahl die vorne dran Stand bleibt stehen das ist die 1 und -5 wenn da gar kein X mit drin
  21. ist dann fällt das ja komplett weg also die innere Ableitung ist einfach nur 1 mal 1 können wir dann aber auch weglassen dann kommt das Minus und wir
  22. leiten das hier mit genau derselben Regel ab wenn da nur ein X steht fällt das X beim Ableiten weg und nur die Zahl bleibt übrig das ist dann die
  23. 3 das ist die erste Ableitung die können wir hier vorne noch ein Ticken schöner machen 125 x 3 sind ja einfach
  24. 35 dann sieht das ganze schon mal schicker aus und das hier ist unsere erste Ableitung dann direkt die zweite
  25. Ableitung aber die kriegen wir jetzt auf jeden Fall schneller hin weil die Regeln ihr seht es ist wieder genauso aufgebaut hier vorne die
  26. 325 bleiben einfach erhalten weil es ein Faktor ist wegen dem mal und die Klammer wird jetzt wieder so abgeleitet wie eben mit der Kettenregel man kann sich das
  27. immer schön markieren die Hochzahl kommt nach vorne die Klammer wird einfach so abgeschrieben nichts geändert die Hochzahl wird eins kleiner gemacht hoch
  28. ein oder könnt auch weglassen innen nicht vergessen haben wir aber eben gesehen dass es einfach nur eins ist daher können wir es in unserem Fall
  29. jetzt weglassen und wie sieht's mit der -3 aus da ist kein X drin die fällt beim Ableiten einfach weg und das hier ist unsere Ableitung bzw 3 x 2 können wir
  30. noch ein Ticken schöner machen zu einer 6 umformen und dann haben wir hier unsere zweite Ableitung die Klammer könnte man jetzt noch auflösen aber muss
  31. man auch nicht also könnte auch so stehen lassen gut erste und zweite Ableitung haben wir gebildet ist meistens auch der längste Teil dann
  32. schritt 2we wir setzen die erste Ableitung jetzt GLE 0 also wir schnappen uns unsere erste Ableitung die wir schon gebildet hatten und und setzen die g=ich
  33. 0 und lösen diese Gleichung jetzt nach X auf dazu können wir vielleicht die -3 nach links bringen indem wir + 3 rechnen dann verschwindet die hier 0 + 3 sind 3
  34. dann sollte die 325 noch wegkommen indem wir durch diese Zahl Teilen links müssen wir also rechnen 3 geil durch diesen Bruch können wir machen wenn wir kein
  35. Taschenrechner haben indem wir mal den Kehrwert rechnen also die 25 hoch die 3 runter dann kürzt sich das hier schön weg und nur die 25 bleibt auf
  36. der linken Seite stehen hier verschwindet die Zahl und nur die Klammer bleibt stehen auf der rechten Seite so unser X ist immer noch in der
  37. Klammer das heißt die Klammer muss weg das hoch 2 kriegen wir weg indem wir auf beiden Seiten die Wurzel ziehen beim Wurzelziehen denk dran dass zwei
  38. Lösungen entstehen wenn wir in ein er Gleichung uns befinden auf der linken Seite haben wir also Plus und Minus die Wurzel von 25
  39. die wir gleich auch ziehen können und rechts verschwindet dann aber dieses hoch 2 ganz schön und nur x- 5 bleibt stehen dann bringen wir die 5 mal noch
  40. auf die andere Seite damit das X alleine steht indem wir + 5 rechnen dann steht das X alleine und hier haben wir +- W von 25 K wir jetzt mal berechnen
  41. das sind 5 und dann noch die + 5 von der rechten Seite dazu dann haben wir also zwei Lösungen einmal + 5 + 5 das sind 10 und als
  42. zweite Lösung -5 + 5 das hebt sich gerade weg das ist 0 zwei Lösungen wofür wir haben jetzt das war der zweite Schritt diese beiden Lösungen die wir
  43. gefunden haben müssen wir jetzt noch mit der zweiten Ableitung prüfen denn wir wollen jetzt wissen die Kandidaten die wir jetzt da gefunden haben also dieses
  44. bei x = 10 und x = 0 ist es ein Hochpunkt oder ist es ein Tiefpunkt oder ist es gar nichts davon aber wir hoffen einfach mal dass es gut ausgeht und wir
  45. das mit der zweiten Ableitung schön überprüfen können was es ist das heißt einfach jetzt dieser x-Wert in die zweite Ableitung rein also die Z zuerst
  46. prüfen mal berechnen da haben wir dann was für das X setzen wir 10 ein also 10 - 5 sind einfach nur 5 uns geht's jetzt gar nicht so sehr darum was da wirklich
  47. rauskommt wir müssen nur entscheiden ist es größer als 0 oder ist es kleiner als 0 in unserem Fall ist es positiv ne da ist nirgends ein Minus zu sehen wenn die
  48. zweite Ableitung größer als 0 ist also positiv ist wenn ihr euch so ein kleinen Smiley vorstellt dann habt ihr genau das was
  49. hier zu sehen ist nämlich einen Tiefpunkt also wir haben bei x = 10 einen Tiefpunkt gefunden und dasselbe machen
  50. wir jetzt noch mit der ull also auch in die zweite Ableitung rein mit der 0 625 mal 0 - 5 das sind -5 da sehen wir auch schon was positives wird mit was
  51. negativen multipliziert das wird insgesamt negativ werden also haben wir hier so ein Drau en Smiley ist für uns aber ganz praktisch dann ist es nämlich
  52. ein Hochpunkt so wie man das hier so schön sieht die Zahlen die ihr hier bei der zweiten Ableitung ausrechnet die sind völlig egal die könnt ihr danach
  53. wieder vergessen es geht nur darum es ist ein Happy Smiley oder ein trauriger Smiley und dann wissen wir okay hier haben wir dann einen Hochpunkt an dieser
  54. Stelle und damit haben wir jetzt die x-Koordinate von unserem Tiefpunkt berechnet und auch die x-Koordinate von unserem Hochpunkt fehlen jetzt nur noch
  55. die zugehörigen ykoordinaten und das ist auch genau das was hier im vierten Schritt steht ykoordinate berechnen wororein kommen jetzt unsere
  56. xwerte damit wir die y Werte berechnen können das ist ganz wichtig wird nämlich sehr häufig falsch gemacht dass man diese Werte jetzt irgendwo einsetzt wir
  57. müssen aber noch mal ganz zurück zu unserer ursprünglichen Funktion y Werte berechnet man immer mit der ursprünglichen Funktion f vonx da für
  58. jedes x wird wir jetzt unsere 10 zuerst mal eingesetzt also wir wollen F von 10 berechnen um die ykoordinate zu finden das heißt überall wo ein X ist wird eine
  59. 10 eingesetzt 10- 5 haben wir in der Klammer rechnen wir mal 10 - 5 sind 5 5 hoch 3 haben wir hier vorne also 5 x 5 x 5 können wir schon mal ausrechnen sind
  60. 125 nicht vergessen dass hier noch mehr steht 3 x 10 sind dann 30 die wir noch abziehen müssen ein xal 125 haben wir hier oben das sind 125 geil dur 25 sind
  61. 5 und 5 - 30 da landen wir im negativen Bereich bei -25 das ist unsere ykoordinate von unserem Tiefpunkt der hat die
  62. x-Koordinate 10 und wie gesagt die ykoordinate -25 dasselbe mit dem Hochpunkt diesmal setzen wir die 0 ein also berechnen F
  63. von 0 alles wo in X steht wird 0 eingesetzt 0- 5 sind -5 diesmal das ganze hoch 3 und hinten -3 x 0 das fällt weg -5 hoch 3
  64. also -5-5-5 sind diesmal -125 wenn wir das durch 25 Teilen wird das Ergebnis negativ bei
  65. -5 das ist die ykoordinate von unserem Hochpunkt der die x-Koordinate 0 hat und ykoordinate -5 damit haben wir die Extrempunkte
  66. gefunden sind damit durch und jetzt warten nur noch die Wendepunkte die sind aber meistens leichter allerdings müssen wir jetzt die zweite und dritte
  67. Ableitung erstmal bilden noch mal zurückkommen aber die zweite Ableitung hatten wir schon deswegen die dritte Ableitung jetzt einmal noch hinterher
  68. wie sieht's hier aus hier haben wir jetzt nur eine Zahl mal die Zahl bleibt beim Ableiten einfach erhalten weil die mit einem Mal verbunden ist wie sieht's
  69. in der Klammer aus also was passiert jetzt mit der Klammer wenn wir die jetzt einfach ableiten da ist ja kein hoch Zahl mehr sondern wirklich nur die
  70. Klammer wird einfach abgeleitet einmal x abgeleitet ist 1 -5 da ist gar kein X drin fällt weg also die Klammer ist nur mal 1 also dieses mal 1 können wir dann
  71. auch weglassen 625 ist unsere dritte Ableitung ja süß also ist sehr knapp ist aber der erste Punkt und dann haben wir das schon mal zweiter Punkt wir setzen
  72. die zweite Ableitung diesmal g=ich 0 bei Extrempunkten ist es die erste Ableitung bei Wendepunkten macht man dasselbe mit der zweiten Ableitung da steht sie wir
  73. setzen sie g=ich 0 und lösen die jetzt nach X auf ist aber Gott sei Dank gar nicht so schwierig jetzt wir teilen mal durch
  74. 65 das praktische ist dass links eine ull steht also 0 geteilt durch eine Zahl ist immer noch 0 rechts steht dann nur noch das was in der Klammer stand und
  75. dann müssen wir nur noch + 5 rechnen also ihr seht es ist deutlich einfacher als bei den Extrempunkten x = 5 ist jetzt unser Kandidat für einen
  76. Wendepunkt den müssen wir jetzt aber noch mit der dritten Ableitung überprüfen das heißt unser x = 5 setzen wir wie eben die ganze Zeit dann jetzt
  77. in die dritte Ableitung ein die fünf da rein das Ding ist wenn da kein X vorkommt wird sich auch nichts verändern das ist
  78. absoluter Jackpot wenn da kein X drin ist müss ihr gar nichts rechnen das bleibt einfach bei 625 wichtig ist nur ob das hier jetzt
  79. ungleich n0 ist wenn es das ist bei der dritten Ableitung dann wisst ihr dass ihr an dieser Stelle einen Wendepunkt habt also bei X = 5 ist ein Wendepunkt
  80. und jetzt müssen wir nur die ykoordinate noch berechnen das war der Schritt und die y-Koordinate ist der letzte Schritt wir wissen aber schon wie es geht wieder
  81. hier genauso wenn ihr eine ykoordinate berechnen wollt geht wieder zurück zur ursprünglichen Funktion zu F vonx da setzen wir jetzt für jedes x dann 5 ein
  82. berechnen also F von 5 ihr seht wenn man das so durchgerattert hat geht das relativ schnell einfach alles ersetzen was haben wir hier 5- 5 oh das wird 0 0
  83. hoch 3 ist immer noch 0 hinten haben wir 3 x 5 das sind dann 15 das hier wird zu 0 und insgesamt haben wir dann als Ergebnis - 15 das ist unser Wendepunkt
  84. unser Wendepunkt hat die Koordinaten 5 von der x-Koordinate und -15 von der ykoordinate wir haben es geschafft sehr gut dann hoffe ich dass es euch geholfen
  85. hat falls ihr Fragen habt schreibt sie in die Kommentare ansonsten euch einen wunderschönen Tag und wir sehen uns beim nächsten Video macht's gut