Koordinaten aller Extrempunkte und Wendepunkte der Funktion 1/4x^4 - 3/2x^3 + 3x^2?

Antwort

Um die Extrempunkte und Wendepunkte der Funktion \( f(x) = \frac{1}{4}x^4 - \frac{3}{2}x^3 + 3x^2 \) zu finden, müssen wir die ersten und zweiten Ableitungen der Funktion bestimmen. 1. **Erste Ableitung** \( f'(x) \): \[ f'(x) = x^3 - \frac{9}{2}x^2 + 6x \] 2. **Extrempunkte**: Setze die erste Ableitung gleich null: \[ x^3 - \frac{9}{2}x^2 + 6x = 0 \] Faktorisieren: \[ x(x^2 - \frac{9}{2}x + 6) = 0 \] Die Lösungen sind \( x = 0 \) und die Lösungen der quadratischen Gleichung \( x^2 - \frac{9}{2}x + 6 = 0 \). Verwende die Mitternachtsformel: \[ x = \frac{\frac{9}{2} \pm \sqrt{(\frac{9}{2})^2 - 4 \cdot 1 \cdot 6}}{2 \cdot 1} \] \[ x = \frac{\frac{9}{2} \pm \sqrt{\frac{81}{4} - 24}}{2} \] \[ x = \frac{\frac{9}{2} \pm \sqrt{\frac{81 - 96}{4}}}{2} \] \[ x = \frac{\frac{9}{2} \pm \sqrt{-\frac{15}{4}}}{2} \] Da die Diskriminante negativ ist, gibt es keine reellen Lösungen für die quadratische Gleichung. Somit ist der einzige Extrempunkt bei \( x = 0 \). Berechne \( f(0) \): \[ f(0) = 0 \] Der Extrempunkt ist also \( (0, 0) \). 3. **Zweite Ableitung** \( f''(x) \): \[ f''(x) = 3x^2 - 9x + 6 \] 4. **Wendepunkte**: Setze die zweite Ableitung gleich null: \[ 3x^2 - 9x + 6 = 0 \] Teile durch 3: \[ x^2 - 3x + 2 = 0 \] Faktorisieren: \[ (x - 1)(x - 2) = 0 \] Die Lösungen sind \( x = 1 \) und \( x = 2 \). Berechne \( f(1) \) und \( f(2) \): \[ f(1) = \frac{1}{4}(1)^4 - \frac{3}{2}(1)^3 + 3(1)^2 = \frac{1}{4} - \frac{3}{2} + 3 = \frac{1}{4} - \frac{6}{4} + \frac{12}{4} = \frac{7}{4} \] \[ f(2) = \frac{1}{4}(2)^4 - \frac{3}{2}(2)^3 + 3(2)^2 = \frac{1}{4}(16) - \frac{3}{2}(8) + 3(4) = 4 - 12 + 12 = 4 \] Zusammenfassend sind die Koordinaten der Extrempunkte und Wendepunkte: - Extrempunkt: \( (0, 0) \) - Wendepunkte: \( (1, \frac{7}{4}) \) und \( (2, 4) \)

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