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Abituraufgabe mit einer Funktionenschar

Schüler Gymnasium, 12. Klassenstufe

Tags: Funktionenschar, Kurvendiskussion, Tiefpunkte bestimmen

 
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may22

may22 aktiv_icon

11:16 Uhr, 10.06.2010

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Hallo,
ich habe eine alte Abituraufgabe zu lösen, wo ich nicht ganz weiterkomme:

Gegeben ist eine Funktionenschar ft(x)=x/t+e^(-t*x), t>0
a) Untersuchen sie die Funktionenschar.
b) Bestimmen sie den Wert von t, für den der Tiefpunkt des Schaubildes auf der x-Achse liegt.
c) Für welchen Wert von t wird der x-Wert des Tiefpunktes am größten? Zeigen Sie, dass der Tiefpunkt für keinen Wert von t im vierten Quadranten liegen kann.
d) Der Graph, dessen Tiefpunkt auf der x-Achse liegt, schließt mit den Koordinatenachsen eine Fläche ein. Berechnen sie diesen Inhalt.

So, nun zu meinen bisherigen Ergebnissen:
a) es gibt keine Symmetrie, die Ableitungen sind:
f1(x)=1t-te-tx
f2(x)=t2e-tx
f3(x)=-t3e-tx
Die Ableitungen habe ich schon überprüft, die sind richtig.
Nun muss ich noch die Extremwerte und Wendestellen berechnen.

Es wäre super, wenn mir jemand helfen könnte oder mir auch einen Tipp für b,c und d geben könnte.
Vielen Dank schon mal im Voraus
May :-)

Für alle, die mir helfen möchten (automatisch von OnlineMathe generiert):
"Ich möchte die Lösung in Zusammenarbeit mit anderen erstellen."
Hierzu passend bei OnlineMathe:
Funktionenschar (Mathematischer Grundbegriff)
Kurvendiskussion (Mathematischer Grundbegriff)
Online-Nachhilfe in Mathematik
Antwort
IQ145

IQ145 aktiv_icon

11:35 Uhr, 10.06.2010

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Hallo,

zu b)
f'(x)=0, dann nach t auflösen
und f''(x=t)>0
zu c)
f'(t)=0 und und f''(t)<0
und
Grenzwertbetrachtung mit t=0, t=+unendlich, t=-unendlich

d)
F(x) mit den Grenzen (0,t)
may22

may22 aktiv_icon

12:28 Uhr, 10.06.2010

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super, danke das hilft mir schon mal...
aber wie setze ich f1(x)=0? Ich bekomme das auch schon nicht bei der Extremwertbestimmung hin. Genauso wie f2(x)=0
danke :-)

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BjBot

BjBot aktiv_icon

15:11 Uhr, 10.06.2010

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Also mir würde das ehrlich gesagt nicht weiterhelfen, denn das passt nicht wirklich zur AUfgabe, was der Mensch mit dem Wahnsinns IQ da schreibt.

zu b) x-Koordinate des Tiefpunktes in ft(x)=0 einsetzen und nach t auflösen, denn wenn der Tiefpunkt auf der x-Achse liegen soll muss er den Funktionswert null haben.
Beachte zudem dass ft''(x)>0 für alle t, warum das so ist kannst du dir ja mal überlegen.

zu c) die x-Koordinate wird von t abhängen, somit kannst du den Term als eine Funktion g(t) ansehen und für diese musst du dann eine Hochpunktüberprüfung machen.
Punkte, die im 4-Quadranten liegen habe positive x-Koordinaten und negative y-Koordinaten.
Du musst dir also die Koordinaten des Tiefpunktes anschauen und zeigen, dass die obige Bedingung nicht zutrifft.

zu d) hier wird nicht von 0 bis t sondern von 0 bis zur in b) berechneten x-Koordinate des Tiefpunktes integriert.


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IQ145

IQ145 aktiv_icon

16:28 Uhr, 10.06.2010

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hier exemplarisch der Lösungsweg für f'(x):
f'(x)=0
0=1t-t e^-tx
1/t²=e^-tx
ln(1/t²)=-tx
x=ln(1/t²):t
diesen x-Wert setzt Du in f''(x) ein und überprüfst ob TP
x=ln(1/t²):t in f(x)eingesetzt ergibt g(t) und mit g(t)=0 erhälst Du den Wert t für den TP auf der x-Achse.
g'(t)=0 ergibt die Extremwerte, die du mit g''(t) bestätigst.
der Tiefpunkt kann nie im vierten Quadranten liegen, da immer f(x)>0 weil
xt und e^-tx immer >0

Falls Du noch weitere Lösungshilfe brauchst, meld dich einfach.
Frage beantwortet
may22

may22 aktiv_icon

22:32 Uhr, 14.06.2010

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Danke :-)