Extremwertaufgaben sind ein zentrales Thema in der Mathematik, insbesondere in der Analysis. Sie beschäftigen sich mit der Frage, wie man den größten oder kleinsten Wert (also ein Maxi...
Wie berechne ich das Maximum der Funktion durch Nullsetzen der Ableitung?
Antwort vomUm 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 \( f(1) = 3 \).
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