Wie berechne ich das Maximum der Funktion durch Nullsetzen der Ableitung?

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Wie berechne ich das Maximum der Funktion durch Nullsetzen der Ableitung?

Antwort

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Accepted Answer

Um das Maximum einer Funktion zu berechnen, indem du die Ableitung gleich Null, folge diesen Schritten: 1. **Funktion aufstellen**: Sei \( f(x) \) die gegebene Funktion. 2. **Ableitung berechnen**: Bestimme die erste Ableitung \( f'(x) \). 3. **Ableitung gleich Null setzen**: Löse die Gleichung \( f'(x) = 0 \) nach \( x \) auf, um die kritischen Punkte zu finden. 4. **Zweite Ableitung berechnen**: Bestimme die zweite Ableitung \( f''(x) \). 5. **Kritische Punkte untersuchen**: Setze die kritischen Punkte in die zweite Ableitung ein: - Wenn \( f''(x) < 0 \), handelt es sich um ein lokales Maximum. - Wenn \( f''(x) > 0 \), handelt es sich um ein lokales Minimum. - Wenn \( f''(x) = 0 \), ist der Test nicht schlüssig, und es könnte sich um einen Sattelpunkt handeln. Hier ist ein Beispiel: Gegeben sei die Funktion \( f(x) = -2x^2 + 4x + 1 \). 1. **Funktion**: \( f(x) = -2x^2 + 4x + 1 \) 2. **Erste Ableitung**: \( f'(x) = -4x + 4 \) 3. **Ableitung gleich Null setzen**: \[ -4x + 4 = 0 \implies x = 1 \] 4. **Zweite Ableitung**: \( f''(x) = -4 \) 5. **Kritischen Punkt untersuchen**: \[ f''(1) = -4 < 0 \] Da die zweite Ableitung negativ ist, hat die Funktion bei \( x = 1 \) ein lokales Maximum. 6. **Maximum berechnen**: Setze \( x = 1 \) in die ursprüngliche Funktion ein: \[ f(1) = -2(1)^2 + 4(1) + 1 = 3 \] Das Maximum der Funktion \( f(x) = -2x^2 + 4x + 1 \) ist also \( f(1) = 3 \).

Accepted Answer

Um die Nullstellen der Funktion \( f(x) = (x - 2.5)^2 + 1 \) zu finden, setzt man die Funktion gleich null: \[ (x - 2.5)^2 + 1 = 0 \] Zuerst isolieren wir den quadratischen Term: \[ (x - 2.5)^2 = -... [mehr]

Accepted Answer

Um die Nullstellen der Funktion \( f(x) = (x - 2.5)^2 + 1 \) zu finden, setzt man die Funktion gleich null: \[ (x - 2.5)^2 + 1 = 0 \] Zuerst isolieren wir den quadratischen Term: \[ (x - 2.5)^2 = -1 \] Da der Ausdruck \((x - 2.5)^2\) immer größer oder gleich null ist (da es sich um ein Quadrat handelt), kann er niemals gleich \(-1\) sein. Daher hat die Funktion \( f(x) = (x - 2.5)^2 + 1 \) keine Nullstellen.

Accepted Answer

Um die Anzahl der Nullstellen einer quadratischen Funktion der Form \( f(x) = ax^2 + bx + c \) zu bestimmen, kannst du die Diskriminante \( D \) verwenden, die aus den Koeffizienten \( a \), \( b \) u... [mehr]

Accepted Answer

Um die Anzahl der Nullstellen einer quadratischen Funktion der Form \( f(x) = ax^2 + bx + c \) zu bestimmen, kannst du die Diskriminante \( D \) verwenden, die aus den Koeffizienten \( a \), \( b \) und \( c \) berechnet wird. Die Diskrimin wird wie folgt berechnet: \[ D = b^2 - 4ac \] Die Anzahl der Nullstellen hängt dann von dem Wert der Diskriminante ab: 1. **Wenn \( D > 0 \)**: Die Funktion hat zwei verschiedene Nullstellen. 2. **Wenn \( D = 0 \)**: Die Funktion hat eine doppelte Nullstelle (also genau eine Nullstelle). 3. **Wenn \( D < 0 \)**: Die Funktion hat keine reellen Nullstellen (die Nullstellen sind komplex). Durch die Berechnung der Diskriminante kannst du also schnell die Anzahl der Nullstellen einer quadratischen Funktion bestimmen.

Accepted Answer

Um die Ableitung der Funktion \( f(x) = \frac{ax}{x + b} \) zu bestimmen, kannst du die Quotientenregel anwenden. Die Quotientenregel besagt, dass die Ableitung einer Funktion der Form \( \frac{u}{v}... [mehr]

Accepted Answer

Um die Ableitung der Funktion \( f(x) = \frac{ax}{x + b} \) zu bestimmen, kannst du die Quotientenregel anwenden. Die Quotientenregel besagt, dass die Ableitung einer Funktion der Form \( \frac{u}{v} \) gegeben ist durch: \[ f'(x) = \frac{u'v - uv'}{v^2} \] Hier ist \( u = ax \) und \( v = x + b \). 1. Berechne die Ableitungen \( u' \) und \( v' \): - \( u' = a \) - \( v' = 1 \) 2. Setze die Werte in die Quotientenregel ein: \[ f'(x) = \frac{(a)(x + b) - (ax)(1)}{(x + b)^2} \] 3. Vereinfache den Zähler: \[ f'(x) = \frac{ax + ab - ax}{(x + b)^2} = \frac{ab}{(x + b)^2} \] Die Ableitung von \( \frac{ax}{x + b} \) ist also: \[ f'(x) = \frac{ab}{(x + b)^2} \]

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Um die Nullstellen der Funktion \( f(x) = x^3 + 4x^2 + 3x \) zu berechnen, setzt man die Funktion gleich null: \[ x^3 + 4x^2 + 3x = 0 \] Zuerst kann man \( x \) ausklammern: \[ x(x^2 + 4x + 3) = 0... [mehr]

Accepted Answer

Um die Nullstellen der Funktion \( f(x) = x^3 + 4x^2 + 3x \) zu berechnen, setzt man die Funktion gleich null: \[ x^3 + 4x^2 + 3x = 0 \] Zuerst kann man \( x \) ausklammern: \[ x(x^2 + 4x + 3) = 0 \] Das ergibt eine Nullstelle bei \( x = 0 \). Jetzt müssen wir die quadratische Gleichung \( x^2 + 4x + 3 = 0 \) lösen. Dazu verwenden wir die Mitternachtsformel: \[ x = \frac{-b \pm \sqrt{b^2 - 4ac}}{2a} \] Hier ist \( a = 1 \), \( b = 4 \) und \( c = 3 \): 1. Berechne die Diskriminante: \[ b^2 - 4ac = 4^2 - 4 \cdot 1 \cdot 3 = 16 - 12 = 4 \] 2. Setze die Werte in die Mitternachtsformel ein: \[ x = \frac{-4 \pm \sqrt{4}}{2 \cdot 1} = \frac{-4 \pm 2}{2} \] Das ergibt zwei Lösungen: \[ x_1 = \frac{-4 + 2}{2} = \frac{-2}{2} = -1 \] \[ x_2 = \frac{-4 - 2}{2} = \frac{-6}{2} = -3 \] Die Nullstellen der Funktion sind also: 1. \( x = 0 \) 2. \( x = -1 \) 3. \( x = -3 \)

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Die Ableitung der Funktion \( f(x) = 4,89^x \) kann mit der Exponentialregel abgeleitet werden. Die Ableitung ist gegeben durch: \[ f'() = 4,89^x \cdot \ln(4,89) \] Hierbei ist \( \ln(4,89) \)... [mehr]

Accepted Answer

Die Ableitung der Funktion \( f(x) = 4,89^x \) kann mit der Exponentialregel abgeleitet werden. Die Ableitung ist gegeben durch: \[ f'() = 4,89^x \cdot \ln(4,89) \] Hierbei ist \( \ln(4,89) \) der natürliche Logarithmus von 4,89.

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Um die Ableitung der Funktion \( f(x) = x + \sqrt{x} \) zu bestimmen, gehen wir Schritt für Schritt vor. 1. **Identifikation der Funktionsteile**: Die Funktion besteht aus zwei Teilen: \( x \) u... [mehr]

Accepted Answer

Um die Ableitung der Funktion \( f(x) = x + \sqrt{x} \) zu bestimmen, gehen wir Schritt für Schritt vor. 1. **Identifikation der Funktionsteile**: Die Funktion besteht aus zwei Teilen: \( x \) und \( \sqrt{x} \). 2. **Ableitung der einzelnen Teile**: - Die Ableitung von \( x \) ist \( 1 \). - Die Ableitung von \( \sqrt{x} \) kann mit der Potenzregel abgeleitet werden. Zuerst schreiben wir \( \sqrt{x} \) als \( x^{1/2} \). Die Ableitung davon ist: \[ \frac{d}{dx}(x^{1/2}) = \frac{1}{2}x^{-1/2} = \frac{1}{2\sqrt{x}}. \] 3. **Zusammenführen der Ableitungen**: Jetzt addieren wir die Ableitungen der beiden Teile: \[ f'(x) = 1 + \frac{1}{2\sqrt{x}}. \] 4. **Endergebnis**: Die Ableitung der Funktion \( f(x) = x + \sqrt{x} \) ist somit: \[ f'(x) = 1 + \frac{1}{2\sqrt{x}}. \] Das ist die gesuchte Ableitung mit dem entsprechenden Lösungsweg.

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Um Aussagen über die Funktion \( f(x) = e^{v(x)} \) zu machen, wobei \( v(x) = x^2 \), betrachten wir zunächst die Ableitung von \( v(x) \). 1. **Ableitung von \( v(x) \)**: \[ v... [mehr]

Accepted Answer

Um Aussagen über die Funktion \( f(x) = e^{v(x)} \) zu machen, wobei \( v(x) = x^2 \), betrachten wir zunächst die Ableitung von \( v(x) \). 1. **Ableitung von \( v(x) \)**: \[ v'(x) = \frac{d}{dx}(x^2) = 2x \] 2. **Ableitung von \( f(x) \)**: Um die Ableitung von \( f(x) \) zu bestimmen, verwenden wir die Kettenregel: \[ f'(x) = \frac{d}{dx}(e^{v(x)}) = e^{v(x)} \cdot v'(x) = e^{x^2} \cdot 2x \] 3. **Verhalten von \( f(x) \)**: - \( f(x) \) ist immer positiv, da die Exponentialfunktion \( e^{x^2} \) für alle \( x \) positiv ist. - \( f'(x) = 2x e^{x^2} \) zeigt, dass die Funktion \( f(x) \) für \( x > 0 \) wächst (da \( f'(x) > 0 \)) und für \( x < 0 \) fällt (da \( f'(x) < 0 \)). Bei \( x = 0 \) hat die Funktion einen lokalen Extrempunkt. 4. **Extrempunkte**: - Der einzige kritische Punkt ist bei \( x = 0 \). Hier hat \( f(x) \) ein Minimum, da die Funktion für \( x < 0 \) abnimmt und für \( x > 0 \) zunimmt. Zusammenfassend kann man sagen, dass \( f(x) = e^{x^2} \) eine positive Funktion ist, die bei \( x = 0 \) ein Minimum hat und für \( x < 0 \) fällt und für \( x > 0 \) steigt.

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Die Ableitung von \(0,5^x\) kann mit der Regel für die Ableitung von Exponentialfunktionen berechnet werden. Die allgemeine Form der Ableitung einer Funktion \(a^x\) ist \(a^x \cdot \ln(a)\), wob... [mehr]

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Die Ableitung von \(0,5^x\) kann mit der Regel für die Ableitung von Exponentialfunktionen berechnet werden. Die allgemeine Form der Ableitung einer Funktion \(a^x\) ist \(a^x \cdot \ln(a)\), wobei \(a\) eine positive Konstante ist. Für \(0,5^x\) ergibt sich somit: \[ \frac{d}{dx}(0,5^x) = 0,5^x \cdot \ln(0,5) \] Das bedeutet, die Ableitung von \(0,5^x\) ist \(0,5^x \cdot \ln(0,5)\).

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Um die dritte Ableitung der Funktion \( f(x) = (4x + 1) \cdot e^x \) zu berechnen, verwenden wir die Produktregel und die Ableitungen von \( e^x \). 1. **Erste Ableitung**: \[ f'(x) = (4x... [mehr]

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Um die dritte Ableitung der Funktion \( f(x) = (4x + 1) \cdot e^x \) zu berechnen, verwenden wir die Produktregel und die Ableitungen von \( e^x \). 1. **Erste Ableitung**: \[ f'(x) = (4x + 1)' \cdot e^x + (4x + 1) \cdot (e^x)' \] \[ f'(x) = 4 \cdot e^x + (4x + 1) \cdot e^x = (4 + 4x + 1) \cdot e^x = (4x + 5) \cdot e^x \] 2. **Zweite Ableitung**: \[ f''(x) = (4x + 5)' \cdot e^x + (4x + 5) \cdot (e^x)' \] \[ f''(x) = 4 \cdot e^x + (4x + 5) \cdot e^x = (4 + 4x + 5) \cdot e^x = (4x + 9) \cdot e^x \] 3. **Dritte Ableitung**: \[ f'''(x) = (4x + 9)' \cdot e^x + (4x + 9) \cdot (e^x)' \] \[ f'''(x) = 4 \cdot e^x + (4x + 9) \cdot e^x = (4 + 4x + 9) \cdot e^x = (4x + 13) \cdot e^x \] Die dritte Ableitung von \( f(x) = (4x + 1) \cdot e^x \) ist also: \[ f'''(x) = (4x + 13) \cdot e^x \]