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Aufgabe:

Funktionsscharen - extrempunkte


Aufgabe:

Gegeben ist die Funktionenschar fa(x)=1/a•x^2-4x (a ungleich 0)

a) habe ich verstanden


b) berechnen sie die Koordinaten der extrempunkte des Graphen von Fa  in Abhängigkeit von a. Für welche Werte von a hat Fa einen Hochpunkz Bzw. Tiefpunkt? Begründen sie.


Wie ist der Rechenweg? Wie kann man das herausfinden?

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Aloha :)

Die Extrempunkte kannst du bei denjenigen \(x\) finden, wo die Ableitung zu null wird. Zur Prüfung, ob dort wikrlich ein Extermum vorliegt benötigst du die zweite Ableitung. Wir brauchen also zuerst die Ableitungen:$$f(x)=\frac{1}{a}x^2-4x\quad;\quad a\ne0$$$$f'(x)=\frac{2}{a}x-4$$$$f''(x)=\frac{2}{a}$$

Jetzt bestimmen wir die Kandidaten für Extrema:$$0\stackrel!=f'(x)=\frac{2}{a}x-4\implies\frac{2}{a}x=4\implies x=4\cdot\frac{a}{2}=2a$$

Der y-Wert des möglichen Extremums ist:$$f(2a)=\frac{1}{a}(2a)^2-4\cdot 2a=\frac{4a^2}{a}-8a=4a-8a=-4a$$Der kritische Punkt ist also \(E(2a;-4a)\).

Die zweite Ableitung ist unabhängig von \(x\), nämlich \(f''(x)=\frac{2}{a}\). Falls \(a<0\) ist, wird \(f''(x)<0\), also liegt bei \(x=2a\) ein Maximum vor. Falls \(a>0\) ist, wird \(f''(x)>0\), also liegt bei \(x=2a\) ein Minimum vor.

Fassen wir zusamen:$$E(2a;-4a) \text{ist ein }\left\{\begin{array}{l}\text{Maximum, falls }a<0\\\text{Minimum, falls }\;a>0\\\end{array}\right.$$

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Wann ist denn a größer oder kleiner, also was muss man dort eingeben, damit man dies bestimmt?

\(a\) ist eine beliebige Zahl, von der wir nur wissen, dass sie ungleich 0 ist. Mehr ist aus der Aufgabenstellung nicht zu entnehmen. Du kannst das Ergebnis einfach mit dem \(a\) stehen lassen, weil in der Aufgabenstellung steht ja "in Abhängigkeit von \(a\)".

Dankeschön :)

Nur noch zur Ergänzung. Man nennt \(x\) eine Variable, weil sie verschiedene Werte annehmen kann. Man nennt \(a\) einen Parameter, weil sein Wert einmal beliebig gewählt werden kann und ab da unveränderlich ist. In einer Rechnung kannst du daher alle Parameter wie konstante Zahlen behandeln.

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