Analysis-Kurvendiskussion-Gebrochenrationale Funktion
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Beispiel Nr: 07
$\begin{array}{l} \text{Gesucht:}\\ \text{Definitions- und Wertebereich}
\\ \text{Grenzwerte}
\\ \text{Symmetrie}
\\ \text{Nullstellen - Schnittpunkt mit der x-Achse}
\\ \text{Ableitungen - Stammfunktion}
\\ \text{Extremwerte - Monotonie}
\\ \text{Wendepunkte - Krümmung}
\\ \text{Funktion:}f\left(x\right)=\displaystyle \frac{-1}{ x^2} \ <br/>
\bullet \text{Funktion/Faktorisieren} \\ f\left(x\right)=\displaystyle \frac{-1}{ x^2}
\\
\text{Nenner faktorisieren:} \\ x^2 = 0 \\ x^2=0 \Rightarrow x=0 \\ \underline{x_1=0; \quad2\text{-fache Nullstelle}} \\
\\ \text{Faktorisierter Term:}\\
f\left(x\right)=\displaystyle\frac{-1}{x^2} \\
\\
\bullet\text{Definitionsbereich:}\qquad \mathbb{D} = \mathbb{R}\setminus \left\{0\right\} \\
f\left(x\right)= \displaystyle \frac{-1}{ x^2}
\\ \\ \bullet \text{1. Ableitungen und 2.Ableitung} \\f'\left(x\right)=\frac{0\cdot x^2-(-1)\cdot 2x}{( x^2)^2}\\
= \frac{0-(-2x)}{( x^2)^2}\\
= \frac{ 2x}{( x^2)^2}\\
= \frac{ 2x}{( x^2)^2}
\\ =\displaystyle\frac{2x}{x^4}
\\ =\displaystyle\frac{2}{x^3}
\\ =\displaystyle \frac{ 2}{ x^3}\\ f''\left(x\right)=\frac{0\cdot x^3- 2\cdot 3x^2}{( x^3)^2}\\
= \frac{0- 6x^2}{( x^3)^2}\\
= \frac{-6x^2}{( x^3)^2}\\
= \frac{-6x^2}{( x^3)^2}
\\ =\displaystyle\frac{-6x^2}{x^6}
\\ =\displaystyle\frac{-6}{x^4}
\\ =\displaystyle \frac{-6}{ x^4}
\\
\\ \bullet \text{Nullstellen / Schnittpunkt mit der x-Achse:} \\Zaehler =0 \\-1 = 0 \\ \text{keine Loesung} \\
\\
\\ \bullet \text{Vorzeichentabelle:} \\
\begin{array}{|c|c|c|c||}
\hline
& x < &0&< x\\
\hline
f(x)&-&0&-\\
\hline
\end{array}\\ \\
\underline{\quad x \in ]-\infty;0[\quad \cup \quad]0;\infty[\quad f(x)<0 \quad \text{unterhalb der x-Achse}}
\\ \\
\bullet\text{Grenzwerte und Asymtoten: } \\ \\
\lim\limits_{x \rightarrow \pm\infty}{\displaystyle \frac{(-1)}{x^2( 1) }}=0 \\
\text{Horizontale Asymptote: } y=0
\\\lim\limits_{x \rightarrow 0^+}{\displaystyle\frac{-1}{x^2}}=-\infty\\
\lim\limits_{x \rightarrow 0^-}{\displaystyle\frac{-1}{x^2}}=-\infty\\
\\
\text{Vertikale Asymptote (Polstelle): } x=0\\
\\
\\ \bullet \text{Extremwerte/Hochpunkte/Tiefpunkte:} \\f'(x)=\displaystyle \frac{ 2}{ x^3} = 0 \\ \text{keine Loesung} \\ \\
\, \,
\\\bullet\text{Monotonie/ streng monoton steigend (sms)/streng monoton fallend (smf) } \\f'\left(x\right)=\displaystyle \frac{ 2}{ x^3}\\
\,\text{Zaehler} =0 \\\text{keine Loesung} \\\,
\\\text{Nullstellen des Nenners aus f(x) übernehmen} \\\underline{x_2=0; \quad2\text{-fache Nullstelle}} \\\,
\\
\begin{array}{|c|c|c|c||}
\hline
& x < &0&< x\\
\hline
f'(x)&-&0&+\\
\hline
\end{array}\\ \\
\underline{\quad x \in ]0;\infty[\quad f'(x)>0 \quad \text{streng monoton steigend }}\\ \\
\underline{\quad x \in ]-\infty;0[\quad f'(x)<0 \quad \text{streng monoton fallend }} \\
\\ \bullet\text{Kruemmung} \\f''\left(x\right)=\displaystyle \frac{-6}{ x^4}\\
\,Zaehler =0 \\\text{keine Loesung} \\\,
\\\text{Nullstelle des Nenners aus f(x) übernehmen} \\\underline{x_3=0; \quad2\text{-fache Nullstelle}} \\
\begin{array}{|c|c|c|c||}
\hline
& x < &0&< x\\
\hline
f''(x)&-&0&-\\
\hline
\end{array}\\ \\
\underline{\quad x \in ]-\infty;0[\quad \cup \quad]0;\infty[\quad f''(x)<0 \quad \text{rechtsgekrümmt}} \\
Funktionsgraph und Wertetabelle \\
\end{array}$