Extrempunkte berechnen | Aufgaben und Übungen mit Lösungen

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Extrempunkte berechnen

Extrempunkte (englisch critical points) sind Punkte einer Funktion, an denen sich die Tangente der Funktion nicht mehr ändert, wenn man den Punkt weiterbewegt. Man unterscheidet hierbei zwischen Lokal- und Globalextrempunkten. Lokalextrempunkte liegen in der Nähe des betrachteten Punktes, Globalextrempunkte für alle x-Werte der Funktion.

Wie berechnet man Extrempunkte?

Für polynomische Funktionen kann man Extrempunkte berechnen, indem man die erste Ableitung nimmt und nach x auflöst. Sei f(x) = 3*x2 – 12*x + 9, dann ist f'(x) = 6*x – 12. Setzt man nun f'(x) = 0, so ergibt sich x1 = 1 und x2 = 3/2.

Beispiele

Für die Funktion f(x) = x4 – x2 + 2 gibt es keinen Globalextrempunkt, weil die Funktion im Intervall [-∞, ∞] monoton steigt. Lokalminima liegen bei x1 = -1 und x2 = 1, Lokalmaxima bei x3 = 0.

Für die Funktion f(x) = -x4 – 3*x2 + 1 gibt es keinen Globalextrempunkt, weil die Funktion im Intervall [-∞, ∞] monoton fällt. Lokalminima liegen bei x1 = -1 und x2 = 1, Lokalmaxima bei x3 = 0.

Aufgaben

Finde die Extrempunkte der Funktion:

1. f(x) = -x4 – 4*x2 + 1

2. f(x) = x4 – x2 – 2

3. f(x) = -x6 + 4*x4 – 5*x2 + 2

4. f(x) = 2*x4 – 12*x2 + 36

5. f(x) = x4 – 2*x2 – 1

Lösungen

1. x1 = x2 = 0, x3 = -1, x4 = 1

2. x1 = -1, x2 = 1, x3 = 0

3. x1 = x2 = 0, x3 = -1, x4 = 1

4. x1 = x2 = 0, x3 = -2∞, x4 = 2∞

5. x1 = x2 = 0, x3 = -1, x4 = 1

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