Erarbeitung
Lokale Ableitungswerte verwenden
Wir bearbeiten hier diese Frage:
Leitfrage
Kann man mit Hilfe geeigneter Information über Ableitungswerte an einer Stelle
Aufgabe 1
Betrachte die im Applet unten voreingestelle Situation: Für die betrachtete Stelle
(a) Mache dir zunächst Folgendes klar: Wir setzen voraus, dass der Graph der 2. Ableitungsfunktionen in einer kleinen Umgebung der Stelle
(b) Begründe mit dem Wissen aus (a), dass
(c) Begründe mit dem Wissen aus (b), dass
Anleitung für das Applet
- Ziel ist es, Vorhersagen über den Graph von
(im oberen Koordinatensystem) in der Umgebung des Punktes zu treffen. Überprüfen kann man die Vorhersagen, indem man die Umgebung um den Punkt mit dem Schieberegler sichtbar macht. Für wird nur die Stelle angezeigt, für erhält man den kompletten Graph im Fenster. Wozu das gut ist, wird in den Aufgaben geklärt. Probiere das einmal aus und stelle dann wieder den Ausgangswert ein. - Die Position des Punktes
auf dem unsichtbaren Graph kann man mit dem Schieberegler ganz oben einstellen. Probiere das einmal aus. Der Punkt springt dann an neue Positionen – aber nur innerhalb des gesetzten Rahmens für das Koordinatensystem. Beachte, dass man nur in voreingestellten Abständen bewegen kann. Das dient dazu, dass man die Punkte von Interesse möglichst schnell einstellen kann. - Zum Punkt
im oberen Koordinatensystem wird auch ein zugehöriger (blau dargestellter) Punkt im Koordinatensystem für die Ableitungsfunktion sowie ein zugehöriger (grün dargestellter) Punkt im Koordinatensystem für die Ableitungsfunktion erzeugt. Während den Funktionswert an der Stelle veranschaulicht, verdeutlicht die Ableitung und die 2. Ableitung an der Stelle . - Mit den Schiebereglern
und kann man analog den Graph der Funktion bzw. in der Umgebung der jeweiligen Punkte sichtbar machen. Probiere das einmal aus und stelle dann wieder die Ausgangswerte und ein. - Die Schaltflächen auf der rechten Seite dienen dazu, eine vorgegebene Ausgangsfunktion auszuwählen. Bleibe vorerst bei der Funktion in Beispiel 1.
Zum Herunterladen: lokale_extrema_hoehere_ableitungen6.ggb
Aufgabe 2
(a) Betrachtete jetzt eine Stelle
(b) Betrachtete verschiedene Stellen
Ergebnisse sichern
Die gefundenen Zusammenhänge werden jetzt festgehalten.
Aufgabe 3
(a) Ergänze passende Einträge in der Tabelle.
Eigenschaft von (hinreichende Bedingung) | hieraus folgt | Eigenschaft von |
---|---|---|
| | |
| | |
(b) Formuliere die Zusammenhänge mit Wenn-Dann-Aussagen.
Hinreichende Bedingung für Hoch- und Tiefpunkte (mit höheren Ableitungen)
Wenn
Wenn
Beachte:
Wenn
Aufgabe 4
Fülle die Box „Hinreichende Bedingungen mit höheren Ableitungen“ im Wissensspeicher zu Extrempunkten aus.