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fc(x)=-x3+x2 +c*x.

Untersuchen Sie den Einfluss von c bezüglich der Anzahl der 1. Nullstellen und der 2. Extremstellen von fc .


Ich bin mir nicht sicher ob ich die Funktionenschar gleich null setzen soll oder ob ich einfach sagen soll: bei c>0 besitzt der Graph 3 Nullstellen usw.

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Hallo Peter,

Ich bin mir nicht sicher ob ich die Funktionenschar gleich null setzen soll ..

wenn Du die Nullstellen bestimmen willst, solltest Du genau das tun. Es ist$$\begin{aligned}f_c(x) &= -x^3+x^2+cx \\ \quad &= -x(x^2 - x - c) = 0\\ \implies  x_1 &= 0\\ x_{2,3} &= \frac 12 \pm \sqrt{\frac 14 + c} \end{aligned}$$Eine Nullstelle \(x_1=0\) ist unabhängig von \(c\). Die anderen beiden Nullstellen existieren nur dann, wenn \(c \gt -1/4\) ist; und wenn \(c=-1/4\) ist, dann werden aus den beiden eine doppelte Nullstelle. Folglich ist die Anzahl \(n0\) der Nullstellen $$n0 = \begin{cases} 1 & c \lt -\frac 14 \\ 2 & c= -\frac 14\\ 3 & c \gt -\frac 14\end{cases}$$

... oder ob ich einfach sagen soll: bei c>0 besitzt der Graph 3 Nullstellen

ist nicht richtig (s.o.)

Für die Anzahl der Extremstellen leite die Funktion ab und setze das Ergebnis =0. Es ist$$\begin{aligned} f_c'(x) &= -3x^2 + 2x +c \to 0 \\ \implies x_{1,2} &= \frac{-2 \pm \sqrt{4 - 4 \cdot (-3) \cdot c}}{2 \cdot (-3)} = \frac 13 \left( 1 \mp \sqrt{1 + 3c}\right)\end{aligned}$$ .. überlege mal selber wann keine, eine oder zwei Extremstellen existieren. Wobei der Fall 'eine' noch gesondert zu behandeln ist - warum?

Anbei der Plot für \(c=-1/4\) (blau) und \(c=-1/3\) (rot):

~plot~ -x^3+x^2+x*(-1/4);-x^3+x^2+x*(-1/3);[[-1.5|2|-1.1|1.8]] ~plot~

Gruß Werner

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Untersuchung auf die Anzahl der Nullstellen

f(x) = -x^3 + x^2 + c·x = - x·(x^2 - x - c) = 0

x = 0

x^2 - x - c = 0 --> x = 1/2 ± 1/2·√(4·c + 1)

Eine Nullstelle

4·c + 1 < 0 --> c < -1/4

Zwei Nullstellen

4·c + 1 = 0 → c = -1/4
1/2 - 1/2·√(4·c + 1) = 0 --> c = 0

Drei Nullstellen

c > -1/4 ∧ c ≠ 0

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Setze f(x)=0, klammere x aus und erhalte die Nullstelle x=0, Für den quadratischen Term erhältst du x1/2=1/2±√(1/4+c). Diese Nullstellen sind für 1/4+c≥0 reell.

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