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HALLO!

Gesucht sind die gemeinsamen Tangenten (ich gehe von zwei aus) , von zwei Funktionen

f(x)= (x+2)^2 +1
g(x)=-(x-1)^2-1

Ich habe einiges versucht.
F'(x) = g '(x)  kommt bei mir x= -0.5 raus
Wie kann ich mit diesem Wert richtig weitermachen?
ich hab ihn dann in den Ausgangsfunktionen eingesetzt und bei f(-0,5) = 3,25 raus, aber bei g(x)= - 3,25 ! Ist dass richtig, weil g(x) gespiegelt ist?

Bitte um möglichst eindeutigen einfachen Lösungsweg!!!

LG

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Beste Antwort
Du hast nicht bedacht, dass die gemeinsame Tangente ja die beiden Graphen in unterschiedlichen
Punkten berührt.
wenn z.B. f eine Tangente in (a/f(a) ) hat, dann hat diese die
Gleichung   t(x)=   y= (2a+4)*x +(-a^2-2a+5)

diese müsste den Graphen von g in genau einem Punkt schneiden
also    t(x) = g(x)
gibt nach einiger Umformung
x^2  +  (2+2a)*x  -a^2 -2a +7 = 0
und diese Gleichung hat genau eine Lösung (Diskriminante=0)
wenn gilt    (1+a)^2 + a^2 +2a - 7 = 0
also a=1 oder a=-3

Also: Die Tangenten an Graph(f) bei x=1 und bei x=-3 sind gemeinsame Tangenten
von f und g.
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Da musst du irgendwo 2a vergessen haben. Die richtigen Lösungen sind  a = 0,5·(-1±√13)

Danke für die hilfreiche und schnelle Antwort!!!

Noch ein paar Details:
1. Ist es bei t(x)= f'(x) (x-x0) + f(x)  --> warum mal x und nicht mal x-a ?

t(x) kann also mit g(x) ohne konkrete Punkte gleichgesetzt werden.. Ich versuche es eben mal zu rechnen..
Können Sie eventuell ein paar Zwischenschritte aufführen?
Jedenfalls hab ich das Prinzip verstanden! Danke.

Noch ein paar Details:
1. Ist es bei t(x)= f'(x) (x-x0) + f(x)  --> warum mal x und nicht mal x-a ?

Das x0 ist bei mir das a (kannst nat. auch x0 schreiben, ist aber lästiger zu tippen)

also wäre es so: t(x)= f'(x0) (x-x0) + f(x0) oder eben a.

t(x) kann also mit g(x) ohne konkrete Punkte gleichgesetzt werden.. Ich versuche es eben mal zu rechnen..
Können Sie eventuell ein paar Zwischenschritte aufführen?

t(x) = g(x)

(2a+4)*x -a^2 -2a +5 = - (x-1)^2 - 1

(2a+4)*x -a^2 -2a +5 = - x^2 +2x -1 - 1

x2  +  (2+2a)*x  -a2 -2a +7 = 0     besser ?



Jedenfalls hab ich das Prinzip verstanden! Danke.

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die Aufgabe war für mich ziemlich schwierig.

Als Lösung habe ich etwas anderes heraus als mathef.

Bild Mathematik


Bild Mathematik

Die Tangentengleichung ist in grün angegen.

1.Skizze
xf = 1.3
xg = -2.3
2.Skizze
xf = -2.3
xg = 1.3

mfg Georg

Avatar von 122 k 🚀


Haben Sie das über ein CAS gerechnet oder auch noch Tipps fürs schriftliche Berechnen? Ich meine, wo liegt der Fehler? Ich habe das mit t(x)=g(x) verstanden, bin aber auch auf ein anderes Ergebnis gekommen, nämlich auf
t=6x+4, aber auch nur erschwert..
deswegen bin ich nun insgesamt leicht verwirrt. :/

Vorbemerkung : hier im Forum wird meist das " du " benützt.

Ich überprüfe einmal die Tangentengleichung 6x + 4

Ich habe ein Matheprogramm genutzt. Die Aufgabe,
wenigstens bei meiner Lösung, geht über Abitur /
Leistungskurs hinaus und ist schon fast im Mathe
Studium anzusiedeln.

da habt ihr kein Glück gehabt. Dies scheint keine
gemeinsame Tangente zu sein.

Bild Mathematik

Bin gern bereit meine Lösung vorzustellen.
Diese ist allerdings kompliziert.

Ja ich hatte gemerkt, dass es nicht sein kann, hab mich weiter damit rumgeschlafen und bin auf die beiden Gleichungen

yt= -2/3 x - 0,444

und

yt= 6,07x+3,9287

gekommen.
Bei y1 hatte ich die Steigung abgelesen (die Normalparabel wurde ja verschoben und gespiegelt & die Steigung der einen Tangente müsste so -2/3 sein)
 und bei y2 mit der Idee von "mathef" : beliebige Tangentengleichung an f(x) aufstellen und dann mit g(x) gleichsetzten. Dann kommen x1= 1,035 und x2 -6,035 raus und für x1 ist dann eine gemeinsame Tangente möglich (s.o.)

Ich weiß dass es von deiner Lösung abweicht. Mich würde der Lösungsweg wirklich interessieren (trotz der Komplexität) :)

LG

Will ich gerne tun.

Aber vorab nochmals die Frage : in welchem
Schuljahr wurde die Aufgabe gestellt ?

@ Georg: Du kannst doch hier relativ einfach mit Schulmathematik argumentieren/arbeiten (siehe auch mathef).


Stelle die allgemeine Tangentengleichung für bspw. f(x) auf.

t(x) = f'(a)(x-a) + f(a)

Die auch wirklich mit a stehen lassen.

t(x) = y = (2(a+2)) (x-a) + (a+2)^2+1

Nun weiß man, dass eine Gerade der obigen Form den Graphen g(x) berührt. Es ist also nichts weiter zu tun als t(x) = g(x) zu setzen und nach einer Berührstelle Ausschau zu halten, also a so zu wählen, dass eine doppelte Schnittstelle/Nullstelle auftaucht und fertig ist des Sach ;).


Grüßle

12. Klasse (G9) ; zwar nicht als PFLICHTaufgabe , aber ich wollte sie unbedingt lösen ;)

Hallo unknown,

deine Lösung wird im wesentlichen auf meine Lösung hinauslaufen.
Schauen-wir-einmal.

Vorbemerkung
a = x - Wert des Berührpunkts einer Tangente von f
b = x - Wert des Berührpunkts einer Tangente von g

Nun weiß man, dass eine Gerade der obigen Form den  Graphen
g(x) berührt. Es ist also nichts weiter zu tun als  t(x) = g(x) zu setzen
und nach einer Berührstelle Ausschau  zu halten, also a so zu wählen,
dass eine doppelte Schnittstelle/Nullstelle auftaucht und fertig ist des Sach ;). 

Besser erscheint mir
( Schnitt- und Berührpunkt in b )
t ( b ) = g (b ) und
t ´( b ) = g ´ ( b ) wobei  t ´ ( b ) = f ´( a ) ist, also
f ´( a ) = g ´( b )

f ( x ) = ( x+2 )2 +1
f ´ ( x ) = 2 * ( x + 2 )
g ( x ) = - (x-1)2 - 1
g ´( x ) = -2 * ( x - 1 )

f ´( a ) = 2 * ( a + 2)
g ´( b ) = -2 * ( b -1  )
f ´( a ) = g ´( b )
2 * ( a + 2)  = -2 * ( b -1 )
a + 2 = -b +1  | stimmt bereits mit meiner Lösung überein
a = -b - 1

t ( b ) = g (b )
t ( x ) = ( 2 * (a+2) ) * ( x - a ) + ( a + 2 )2 +1
t ( b ) = ( 2 * (a+2) ) * ( b - a ) + ( a + 2 )2 + 1
g ( x ) = - (x-1)2 - 1
g ( b ) = - ( b - 1 )2 - 1

( 2 * (a+2) ) * ( x - a ) + ( a + 2 )2 +1 = - ( b - 1 )2 - 1
( 2 * ( ( -b - 1 )+2) ) * ( b - (-b - 1) ) + ( (-b - 1) + 2 )2 + 1 = - ( b - 1 )2 - 1
So und jetzt nur noch schnell berechnen. Grins.
Oder das Matheprogramm nehmen.
b = -2.3
b = 1.3

b = -2.3   => a = 1.3
b = 1.3  => a = -2.3

Die Ergebnisse stimmen  mit meinen Ergebnissen überein.
Ich bin einen kleinen Umweg gegangen.

Georg: Du kannst doch hier relativ einfach mit Schulmathematik
argumentieren/arbeiten (siehe auch mathef).

Die Lösungen von mathef
Also: Die Tangenten an Graph(f) bei x=1 und bei
x=-3 sind gemeinsame Tangenten von f und g.

haben nur einen Nachteil , das sie nicht stimmen.
( Ich schaue mir jetzt aber nicht mehr an wo )

An den Fragesteller : bist du mit der Lösung zufrieden ?
Kannst du diese nachvollziehen ?
Falls nicht, dann melde dich wieder.
Das kriegen schon hin.





















Danke für die Ausführlichkeit & Geduld, ich hab's nun wirklich fast raus ;)

"Besser erscheint mir
( Schnitt- und Berührpunkt in b )
t ( b ) = g (b ) und
t ´( b ) = g ´ ( b ) wobei  t ´ ( b ) = f ´( a ) ist, also
f ´( a ) = g ´( b )
"

das heißt die Tangente berührt g im Punkt (b/f(b));
aber warum ist die ABleitung der Tangente in b gleich der Ableitung von f(a) ?
und f ' (a) = g ' (b) bezieht sich auf dieselbe Tangente und die zwei verschiedenen Berührpunkte, richtig?

LG

ähm, der letzte Schritt ist dann t(a) = g(b) ??

( 2 * (a+2) ) * ( x - a ) + ( a + 2 )2 +1 = - ( b - 1 )2 - 1 

das heißt die Tangente berührt g im Punkt (b/f(b));
aber warum ist die ABleitung der Tangente in b gleich
der Ableitung von f(a) ?

Die 1. Ableitung ist die Steigung einer Funktion
Die Steigung der Tangenten m hat auf f bezogen die
Steigung f ´( a )
Die Steigung der Tangenten m hat auf g bezogen die
Steigung g ´( b )

und f ' (a) = g ' (b) bezieht sich auf dieselbe Tangente und
die zwei verschiedenen Berührpunkte, richtig?

Richtig.

Ich mal jetzt eine Skizze.

12 Buchstaben Fülltext

Bild Mathematik

ähm, der letzte Schritt ist dann t(a) = g(b) ??

Fast. Oder besser falsch.

Man kann eine Tangente in der üblichen Geradengleichung
schreiben : y = m * x + b

Hier hat unknown den Vorschlag gemacht die Tangente in
der sogenannten allgemeinen Tangentengleichung anzuführen
( diese kannte ich bisher nicht bzw. habe diese nie verwendet )
t ( x ) =  f ' (a ) * ( x - a ) +  f ( a )

Diese Gleichung gilt für alle Punkte der Tangente ( logisch )
x = 1, x = 4, x = -77
und somit auch für den Punkt x = b. 
t ( b ) = f ' (a ) * ( b - a ) +  f ( a )

ausgeschrieben
t ( b ) = ( 2 * (a+2) ) * ( b - a ) + ( a + 2 )2 + 1
Der Schnittpunkt der Tangente mit g ist der Punkt x = b liegt auf
t ( b ) und g ( b ) also
( 2 * (a+2) ) * ( b - a ) + ( a + 2 )2 + 1  = - ( b - 1 )2 - 1
und dann noch : a = -b - 1 . Alle a ersetzen durch -b -1. ( siehe oben )

Danke für die Ausführlichkeit & Geduld, 
Bin Frührenter und habe eh nichts zu tun.

Super, vielen Dank, konnte es nun nachvollziehen :) :)

Gern geschehen. Ich konnte auch noch etwas dazulernen.

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