( 8) ( 1) LÖSUNGEN. Aufgabe 1. Aufgabe 1. 3x eine vollständige. Führen Sie für die Funktion f aus a) mit. Kurvendiskussion durch. 1.

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1 Schuljahr 7/ Kurs Mathematik AHR Schuljahr 7/ Kurs Mathematik AHR Aufgabe Übungsaufgaben zur Klausur Nr Kurvendiskussion und Anwendungen Führen Sie für die Funktion f mit f ( + + eine vollständige Kurvendiskussion durch LÖSUNGEN Aufgabe Führen Sie für die Funktion f aus a mit Kurvendiskussion durch f ( + + eine vollständige Aufgabe Aufgabe Die Funktion f hat die Gleichung f ( + 9 Führen Sie für die Funktion f eine vollständige Kurvendiskussion durch Die Firma Fischer GmbH stellt für den NASA spezielle weltraumtaugliche Kugelschreiber her Da diese Kugelschreiber auch außerhalb der NASA begehrt sind geht die Firma davon aus dass sie alle produzierten Kugelschreiber auch verkaufen kann Für die Produktionsmenge (in Stück ergibt sich die Gewinnfunktion G ( + + Da die Produktionsobergrenze bei 9 Stück liegt gilt ID [ ;9] a Die Gewinnzone der Firma beginnt bei Bestimmen Sie die Obergrenze der Gewinnzone und geben Sie die Gewinnzone als Intervall an (Überprüfen Sie auch ob in dem von Ihnen angegebenen Intervall auch tatsächlich Gewinn erzielt wird b Überprüfen Sie rechnerisch für welche Produktionsmenge das Gewinnmaimum erzielt wird und bestimmen Sie wie groß es dann ist? (Hinweis Die erzielten Gewinne werden in angegeben Aufgabe In ein Krankenhaus wird ein Patient eingeliefert der von einem Virus befallen ist der ein starkes Fieber verursacht Die Fieberkurve (Körpertemperatur in C des Patienten (in Abhängigkeit von der Zeit in Stunden kann näherungsweise durch den folgenden Funktionsterm beschrieben werden f ( Diese Näherung gilt nur für positive -Werte ( > und bezogen auf die ersten Stunden Durch die Behandlung mit einem fiebersenkenden Medikament erreicht die Körpertemperatur einen Maimalwert und sinkt danach auf die Normaltemperatur ab a Welchen Maimalwert erreicht die Fieberkurve in ihrem Gültigkeitsbereich und nach wie vielen Stunden ist dies der Fall? An den Wendepunkten der Kurve steigt und fällt das Fieber am stärksten Man geht davon aus dass von dem Wendepunkt an bei dem das Fieber fällt (dies ist bei W ( 9 / f( 7 9 und zwar sinkt es entsprechend dem Verlauf der Wendetangente 7 der Fall das Fieber linear weiterfällt b Bestimmen Sie mit Hilfe der Gleichung der Wendetangenten nach wie vielen Stunden die Temperatur wieder auf 7 gesunken ist? Definitionsmenge Da f eine ganzrationale Funktion ist gilt ID IR Symmetrie zum Ursprung oder zur y-achse Da im Funktionsterm von f sowohl gerade wie auch ungerade Eponenten auftreten ist der Graph von f weder punktsymmetrisch zum Ursprung noch achsensymmetrisch zur y-achse Grenzwertverhalten lim f( lim + f( weil der höchste Eponent von der im Funktionsterm auftritt gerade ist (n und sein Koeffizient negativ ist ( a Schnittpunkt mit der y-achse Bedingung f ( ( + ( + ( somit ( / Schnittpunkte mit der -Achse Bedingung f ( ( ( ( also N ( N ( / und ( / / N ( ( + S y

2 Schuljahr 7/ Kurs Mathematik AHR Schuljahr 7/ Kurs Mathematik AHR Ableitungen Überprüfung von 9 + f ( ( + 7 ( + ( ( + + Bei 9 findet also ein (+/ -Vorzeichenwechsel von statt dh hier liegt ein Hochpunkt vor 7 Etrempunkte I notwendige Bedingung III y-koordinaten der Etrempunkte bestimmen (durch Einsetzen der -Werte in f + 7 ( ( f ( 79 f ( f (9 ( 79 + ( 79 + ( ( 9 + ( 9 + ( ( Somit ergeben sich die Punkte HP ( 79 / TP ( / und HP ( 9 / II hinreichende Bedingung Vorzeichenwechsel von Wendepunkte I notwendige Bedingung ( Überprüfung von -79 ( + 7 ( + ( + 7 Bei -79 findet also ein (+/ -Vorzeichenwechsel von statt ( + ( dh hier liegt ein Hochpunkt vor Überprüfung von 7 II hinreichende Bedingung Vorzeichenwechsel von Überprüfung von - ( ( + ( + + ( + 7 ( + ( ( ( + ( + Bei findet also ein ( /+-Vorzeichenwechsel von statt dh hier liegt ein Tiefpunkt vor Bei findet also ein ( /+-Vorzeichenwechsel von statt dh hier liegt ein Wendepunkt vor

3 Schuljahr 7/ Kurs Mathematik AHR Schuljahr 7/ Kurs Mathematik AHR (Da keine Nullstelle von war ist dieser Wendepunkt kein Sattelpunkt Überprüfung von ( ( ( + ( Bei findet also ein (+/ -Vorzeichenwechsel von statt dh hier liegt ein Wendepunkt vor (Da keine Nullstelle von war ist dieser Wendepunkt kein Sattelpunkt III y-koordinaten der Wendepunkte bestimmen (durch Einsetzen der -Werte in f ( + ( + ( f ( ( + ( + ( f ( Die Wendepunkte haben also die folgenden Koordinaten WP ( / und WP ( / 9 Skizze des Graphen Y -*X^+*X^+*X^ y Wertemenge und Wertetabelle Es gilt lim f( lim + f ( das heißt es gibt einen höchsten Punkt des Graphen (somit ein absolutes Maimum den y-wert des höchsten Hochpunktes Also gilt \W { y R y } -Wert y-wert 9 Eigenschaften N HP WP N S y TP WP HP N

4 Schuljahr 7/ Kurs Mathematik AHR Schuljahr 7/ Kurs Mathematik AHR Funktion Y -*X^+*X^+*X^ Aufgabe f( f'( f"( Die Funktion f hat die Gleichung f ( + 9 Führen Sie für die Funktion f aus a eine vollständige Kurvendiskussion durch Definitionsmenge Da f eine ganzrationale Funktion ist gilt ID IR Symmetrie zum Ursprung oder zur y-achse Da im Funktionsterm von f sowohl nur gerade Eponenten auftreten ist der Graph von f achsensymmetrisch zur y-achse Grenzwertverhalten lim f( + und lim f ( + + auftritt gerade ist (n und sein Koeffizient positiv ist ( a weil der höchste Eponent von der im Funktionsterm Schnittpunkt mit der y-achse Bedingung ( Schnittpunkt mit der -Achse Bedingung f ( f somit ( / 9 S y z z + 9 z 9z + z 9 z z z 9 ( z ( Substitution z Rücksubstitution 7 7 z also N ( 7 / ; N ( / N ( / und N ( 7 /

5 Schuljahr 7/ Kurs Mathematik AHR Schuljahr 7/ Kurs Mathematik AHR Ableitungen f ( + 9 ( 9 ( 9 Überprüfung von 7 ( 9 ( Bei findet also ein ( /+-Vorzeichenwechsel von statt dh hier liegt ein Tiefpunkt vor 7 Etrempunkte I notwendige Bedingung 9 ( ( ( ausklammern p q Formel ( + ALTERNATIV ( 9 ( 9 ( > ( 9 9 ( < ( 9 ( > dh LK also liegt hier ein TP vor dh RK also liegt hier ein HP vor dh LK also liegt hier ein TP vor II hinreichende Bedingung Vorzeichenwechsel von Überprüfung von ( 9 ( + ( 9 ( Bei findet also ein ( /+-Vorzeichenwechsel von statt dh hier liegt ein Tiefpunkt vor III y-koordinaten der Etrempunkte bestimmen (durch Einsetzen der -Werte in f f ( f ( f ( ( ( ( ( ( ( Somit ergeben sich die Punkte TP ( / TP ( / und HP( / 9 Überprüfung von 7 Wendepunkte I notwendige Bedingung ( ( 9 ( 9 7 Bei findet also ein (+/ -Vorzeichenwechsel von statt dh hier liegt ein Hochpunkt vor 9 ( ( + (

6 Schuljahr 7/ Kurs Mathematik AHR Schuljahr 7/ Kurs Mathematik AHR II hinreichende Bedingung Vorzeichenwechsel von Überprüfung von ( 9 9 ( ( 9 9 ( Bei findet also ein (+/ -Vorzeichenwechsel von statt dh hier liegt ein Wendepunkt vor (Da keine Nullstelle von war ist dieser Wendepunkt kein Sattelpunkt Überprüfung von ( 9 9 ( ( 9 9 ( Bei findet also ein ( /+-Vorzeichenwechsel von statt dh hier liegt ein Wendepunkt vor III y-koordinate des Wendepunktes bestimmen (durch Einsetzen der -Werte in f ( ( f ( ( ( f ( 9 Wertemenge und Wertetabelle Es gilt Die Wendepunkte haben also die folgenden Koordinaten WP ( / und WP ( / lim f ( + und lim f ( + + das heißt es eistiert ein tiefster Punkt des Graphen der absolute Tiefpunkt Die y-koordinate des Tiefpunktes begrenzt die auftretenden y-werte Da TP ( / und TP ( / (auf Grund der Achsensymmetrie zur y-achse gilt für die Wertemenge W { y IR y } y Eigenschaften N TP N WP S y HP WP N TP N (Da keine Nullstelle von war ist dieser Wendepunkt kein Sattelpunkt Funktionsgraph ALTERNATIV Überprüfung mit ( ( ( also liegt hier ein WP vor (Da hier keine Nullstelle von war ist dieser Wendepunkt kein Sattelpunkt ( ( also liegt hier ein WP vor (Da hier keine Nullstelle von war ist dieser Wendepunkt kein Sattelpunkt

7 Schuljahr 7/ Kurs Mathematik AHR Schuljahr 7/ Kurs Mathematik AHR Funktion f( (/*X^-*X^+9 Aufgabe f( f ' ( f " ( Die Firma Fischer GmbH stellt für den NASA spezielle weltraumtaugliche Kugelschreiber her Da diese Kugelschreiber auch außerhalb der NASA begehrt sind geht die Firma davon aus dass sie alle produzierten Kugelschreiber auch verkaufen kann Für die Produktionsmenge (in Stück ergibt sich die Gewinnfunktion G ( + + Da die Produktionsobergrenze bei 9 Stück liegt gilt ID [ ;9] a Die Gewinnzone der Firma beginnt bei Bestimmen Sie die Obergrenze der Gewinnzone und geben Sie die Gewinnzone als Intervall an (Überprüfen Sie auch ob in dem von Ihnen angegebenen Intervall auch tatsächlich Gewinn erzielt wird Nebenrechnung Polynomdivision Nullstelle bekannt Linearfaktor ( ( + + ( + G + ( ( + ( + + ( ( ( 7 + ( NR ( Da in der Aufgabenstellung angegeben wird dass die Gewinnzone bei beginnt muss das Intervall I [ ;7 ] der Gewinnzone entsprechen Tatsächlich gilt zum Beispiel ( + ( + ( G ( In dem angegebenen Intervall wird also tatsächlich Gewinn erzielt

8 Schuljahr 7/ Kurs Mathematik AHR Schuljahr 7/ Kurs Mathematik AHR b Überprüfen Sie rechnerisch für welche Produktionsmenge das Gewinnmaimum erzielt wird und bestimmen Sie wie groß es dann ist? (Hinweis Die erzielten Gewinne werden in angegeben I notwendige Bedingung G ' ( G ' ( ( + 7 II hinreichende Bedingung ( Da nur innerhalb der Gewinnzone liegt muss lediglich dieser Wert überprüft werden ( + ( + G ' ( G' ( Alternative + + ( + ( 9 + Hier liegt also ein (+/--VZW vor und somit tatsächlich ein HP Aufgabe In ein Krankenhaus wird ein Patient eingeliefert der von einem Virus befallen ist der ein starkes Fieber verursacht Die Fieberkurve (Körpertemperatur in C des Patienten (in Abhängigkeit von der Zeit in Stunden kann näherungsweise durch den folgenden Funktionsterm beschrieben werden f ( Diese Näherung gilt nur für positive -Werte ( > und bezogen auf die ersten Stunden Durch die Behandlung mit einem fiebersenkenden Medikament erreicht die Körpertemperatur einen Maimalwert und sinkt danach auf die Normaltemperatur ab c Welchen Maimalwert erreicht die Fieberkurve in ihrem Gültigkeitsbereich und nach wie vielen Stunden ist dies der Fall? Der Maimalwert wird am (höchsten Hochpunkt der Kurve erreicht Somit müssen die Hochpunkte der Kurve bestimmt werden I notwendige Bedingung und ( + + ( ( 7 7 ( G ' ( + + G ( + G' ' ( ( < dh eine RK somit liegt hier tatsächlich ein HP vor II hinreichende Bedingung Vorzeichenwechsel von III Gewinn bestimmen G( ( + ( + ( Bei dh bei einer Produktion von ca Stiften wird ein maimaler Gewinn von 7 GE (dh 7 erreicht Überprüfung von ( ( + ( ( ( + ( + Bei findet also ein ( /+-Vorzeichenwechsel von statt dh hier liegt ein Tiefpunkt vor

9 Schuljahr 7/ Kurs Mathematik AHR Schuljahr 7/ Kurs Mathematik AHR Überprüfung von ( ( + ( Bei findet also ein (+/ -Vorzeichenwechsel von statt dh hier liegt ein Hochpunkt vor Überprüfung von ( ( + ( 7 + Bei findet also ein ( /+-Vorzeichenwechsel von statt dh hier liegt ein Tiefpunkt vor Der Maimalwert wird also bei dh nach Stunden erreicht Um zu ermitteln wie hoch dieser Wert ist muss der zugehörige y-wert berechnet werden d Bestimmen Sie mit Hilfe der Gleichung der Wendetangenten nach wie vielen Stunden die Temperatur wieder auf 7 gesunken ist? Zur Bestimmung der Wendetangente muss zunächst der Wendepunkt bestimmt werden y-koordinaten f( ( 7 9 ( ( Somit ergibt sich der Punkt ( 7 9 / 9 WP Und m ( Also m f ( 7 9 ( 7 9 ( ( Für die Wendetangente gilt t ( m + b 9 ( b 9 b + 7 Somit erhält man die Tangentengleichung t ( + 9 III y-koordinate bestimmen (durch Einsetzen der -Werte in f f ( ( ( + ( Die Fieberkurve erreicht somit nach Stunden ihren Maimalwert Dieser beträgt C Bed t ( ( 7 Nach ca Stunden ist die Temperatur wieder auf 7 gesunken An den Wendepunkten der Kurve steigt und fällt das Fieber am stärksten Man geht davon aus dass von dem Wendepunkt an bei dem das Fieber fällt (dies ist bei W ( 9 / f( 7 9 zwar sinkt es entsprechend dem Verlauf der Wendetangente 7 der Fall das Fieber linear weiterfällt und

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