Aufgaben
Aufgabe 1
L
Bestimme die Extrempunkte von
Aufgabe 2
L
Bestimme alle Extrempunkte von mit dem Kriterium der zweiten Ableitung.
Aufgabe 3
L
Bestimme alle Extrempunkte von
Aufgabe 4
L
Untersuche auf Extremstellen.
Warum versagt hier das Kriterium mit , und was liefert stattdessen das Vorzeichenwechselkriterium?
Aufgabe 5
L
Bestimme die globalen Extrema von auf dem Intervall .
Aufgabe 6
L
Der Graph zeigt auf dem Intervall . Die Randpunkte sind blau, die Punkte mit waagrechter Tangente rot markiert.
- Gib die lokalen Extrempunkte an.
- Gib das globale Maximum und das globale Minimum auf diesem Intervall an.
- Welcher der markierten Punkte ist ein lokales, aber kein globales Extremum?
Aufgabe 7
L
Bestimme alle Extrempunkte von
Aufgabe 8
L
Bestimme alle Extrempunkte von
Lösungen
Lösung 1
Notwendige Bedingung: .
Hinreichend: → lokales Minimum.
Lösung 2
, .
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lokales Maximum |
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lokales Minimum |
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Lösung 3
Nullstellen von : , , .
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lokales Minimum |
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lokales Maximum |
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lokales Minimum |
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Wegen (nur gerade Exponenten) liegen die beiden Tiefpunkte spiegelbildlich zur -Achse.
Lösung 4
Notwendige Bedingung: .
Das Kriterium mit versagt, weil ist — es liefert keine Aussage.
Vorzeichenwechselkriterium: für alle , denn ein Quadrat ist nie negativ. Probewerte: und — kein Vorzeichenwechsel.
Also liegt bei kein Extremum vor, sondern ein Terrassenpunkt mit waagrechter Tangente:
ist auf ganz streng monoton steigend.
Lösung 5
Zuerst die inneren Kandidaten: . Im Intervall liegt davon nur .
Dann alle Kandidatenwerte vergleichen — die beiden Ränder gehören dazu:
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linker Rand |
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, lokales Minimum |
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rechter Rand |
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Das globale Maximum liegt am Rand; dort ist . Wer nur untersucht, übersieht es.
Lösung 6
Lokale Extrempunkte (rot, waagrechte Tangente): und .
Randwerte (blau): und .
Vergleich aller vier Werte , , und :
- Der Hochpunkt : er ist lokales Maximum, aber mit kein globales. Der Tiefpunkt dagegen ist hier zugleich das globale Minimum.
Lösung 7
Notwendige Bedingung: . Der Exponent ist ungerade, es gibt also genau eine reelle Lösung .
Hinreichend: → lokales Minimum.
Genau dasselbe Vorgehen wie in Aufgabe 1 — nur muss man beim Wurzelziehen auf die Parität des Exponenten achten.
Lösung 8
Notwendige Bedingung:
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lokales Maximum |
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lokales Minimum |
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Nachrechnen: , und wegen der Punktsymmetrie .