Extrem- und Wendepunkte
Welche LĂśsungen hat die Gleichung cos x = 0 im Intervall [0; 2Ď]?
Erklärung: Die Kosinuskurve schneidet die x-Achse zweimal: bei Ď/2 (fallend) und bei 3Ď/2 (steigend). Der Rechner liefert nur die erste LĂśsung Ď/2. Bei 0 und Ď ist cos x gleich 1 und â1, nicht 0.
Die Gleichung sin x = 0 hat im Intervall [0; 2Ď] genau zwei LĂśsungen.
Erklärung: Falsch: Die Sinuskurve schneidet die x-Achse bei 0, Ď und 2Ď. Das sind drei LĂśsungen.
Ein Rechner liefert fĂźr sin x = 0,5 die LĂśsung x = 0,524 (BogenmaĂ). Welche weitere LĂśsung hat die Gleichung im Intervall [0; Ď]?
Erklärung: Die Sinuskurve ist symmetrisch zu x = Ď/2: Die zweite LĂśsung ist Ď â 0,524 â 2,618. 1,047 wäre 2¡0,524 und 3,665 wäre Ď + 0,524; beides liegt nicht auf der Geraden y = 0,5.
Wie viele LĂśsungen hat die Gleichung cos x = 0 im Intervall [0; 4Ď]?
Erklärung: Die Kosinuskurve hat in jeder Periode 2Ď zwei Nullstellen: Ď/2, 3Ď/2, 5Ď/2 und 7Ď/2. Das sind 4 LĂśsungen.
FĂźr f(x) = x + 2¡sin x ist fâ˛(x) = 1 + 2¡cos x. LĂśse fâ˛(x) = 0 und gib die kleinste positive LĂśsung auf 2 Dezimalen an.
Erklärung: 1 + 2¡cos x = 0 fĂźhrt auf cos x = â0,5. Der Rechner (RAD) liefert x = cosâťÂš(â0,5) = 2Ď/3 â 2,09. Das ist die kleinste positive LĂśsung; die zweite ist 4Ď/3.
Die Abbildung zeigt g(x) = x + sin x. Bei x = Ď ist gâ˛(Ď) = 0. Was liegt im Punkt P vor?
Erklärung: gâ˛(x) = 1 + cos x ist links und rechts von Ď positiv: gⲠwechselt das Vorzeichen nicht, die Kurve steigt weiter. Bei einem Hoch- oder Tiefpunkt mĂźsste gⲠvon + nach â oder von â nach + wechseln.
FĂźr f(x) = x â sin x gilt fâ˛(0) = 0. Also hat f an der Stelle 0 einen Extrempunkt.
Erklärung: Falsch: fâ˛(x) = 1 â cos x ist zwar bei 0 gleich 0, bleibt aber links und rechts davon positiv. Ohne Vorzeichenwechsel von fⲠgibt es kein Extremum: f steigt durch (0 | 0) hindurch, die Kurve hat dort einen Terrassenpunkt.
FĂźr f(x) = x + 2¡sin x ist fâ˛(x) = 1 + 2¡cos x und fâ˛(2Ď/3) = 0. Wie ändert fⲠdort sein Vorzeichen?
Erklärung: Links von 2Ď/3 â 2,09 ist fⲠpositiv (fâ˛(2) â 0,168), rechts negativ (fâ˛(2,2) â â0,177). Ein Wechsel von + nach â bedeutet einen Hochpunkt.
FĂźr f(x) = x + 2¡sin x gilt fâł(x) = â2¡sin x. Berechne fâł(2Ď/3) auf 2 Dezimalen.
Erklärung: fâł(2Ď/3) = â2¡sin(2Ď/3) = â2¡(â3/2) = ââ3 â â1,73. Negativ heiĂt: Rechtskurve, also Hochpunkt.
Der Hochpunkt von f(x) = x + 2¡sin x liegt bei x = 2Ď/3. Berechne seinen y-Wert auf 2 Dezimalen.
Erklärung: f(2Ď/3) = 2Ď/3 + 2¡sin(2Ď/3) = 2Ď/3 + â3 â 2,0944 + 1,7321 â 3,83.
Bestimme fĂźr f(x) = x + 2¡sin x im Intervall [0; 2Ď] alle Stellen mit waagrechter Tangente und entscheide mit der zweiten Ableitung, ob dort ein Hoch- oder Tiefpunkt liegt. Gib auch die y-Werte an. Schreibe deine Rechnung auf Papier und fotografiere sie.
Erklärung: Beide LĂśsungen von cos x = â0,5 in [0; 2Ď] gehĂśren dazu. fâł(2Ď/3) < 0: Hochpunkt, fâł(4Ď/3) > 0: Tiefpunkt.
Welcher der drei Punkte liegt auf einer Wendestelle der Sinuskurve?
Erklärung: B liegt bei x = Ď: Dort ist fâł(x) = âsin x = 0 und wechselt das Vorzeichen. A (Hochpunkt) und C (Tiefpunkt) sind Extremstellen mit fⲠ= 0, aber fâł = â1 beziehungsweise +1.
Die Kosinuskurve hat an der Stelle x = Ď/2 eine Wendestelle.
Erklärung: FĂźr f(x) = cos x ist fâł(x) = âcos x, und cos(Ď/2) = 0. Bei Ď/2 wechselt âcos x das Vorzeichen, also liegt dort eine Wendestelle.
Wo liegen die Wendestellen der Kosinuskurve im Intervall [0; 2Ď]? (Es gilt fâł(x) = âcos x.)
Erklärung: fâł(x) = âcos x = 0 gilt bei Ď/2 und 3Ď/2, und dort wechselt fâł das Vorzeichen. Bei 0, Ď und 2Ď liegen die Extremstellen (fⲠ= âsin x = 0).
Wie viele Wendestellen hat die Sinuskurve im offenen Intervall (0; 2Ď)?
Erklärung: fâł(x) = âsin x ist im offenen Intervall (0; 2Ď) nur bei x = Ď gleich 0. Es gibt eine Wendestelle.
Die Kurve von f(x) = 2x + sin x hat bei x = Ď eine Wendestelle. Wie groĂ ist die Steigung der Wendetangente?
Erklärung: fâ˛(x) = 2 + cos x, also fâ˛(Ď) = 2 + cos Ď = 2 â 1 = 1.