Analysis-Kurvendiskussion-Ganzrationale Funktion
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Beispiel Nr: 27
$\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{Stammfunktion}
\\ \text{Eingeschlossene Fläche mit der x-Achse} \\ \text{Funktion:}f\left(x\right)= \frac{20}{49}x^2+3\frac{33}{49}x+3\frac{13}{49} \ <br/>
\bullet \text{Funktion/Ableitungen/Stammfunktion} \\ f\left(x\right)= \frac{20}{49}x^2+3\frac{33}{49}x+3\frac{13}{49}=\frac{20}{49}(x+8)(x+1)\\
f'\left(x\right)= \frac{40}{49}x+3\frac{33}{49}\\
f''\left(x\right)= \frac{40}{49}\\
F(x)=\int_{}^{}( \frac{20}{49}x^2+3\frac{33}{49}x+3\frac{13}{49})dx= 0,136x^3+1\frac{41}{49}x^2+3\frac{13}{49}x+c
\\ \\ \bullet\text{Definitions- und Wertebereich:}\\\qquad \mathbb{D} = \mathbb{R} \qquad \mathbb{W} = [(-5),\infty[ \\
\\ \bullet \text{Grenzwerte:} \\
f(x)=x^2( \frac{20}{49}+\dfrac{3\frac{33}{49}}{x}+\dfrac{3\frac{13}{49}}{x^2}) \\
\lim\limits_{x \rightarrow \infty}{f\left(x\right)}=[\frac{20}{49}\cdot \infty^2]=\infty \\\lim\limits_{x \rightarrow -\infty}{f\left(x\right)}=[\frac{20}{49}\cdot (-\infty)^2]=\infty \\
\\ \bullet \text{Symmetrie zum Ursprung oder zur y-Achse } \\f\left(-x\right)=\frac{20}{49}\cdot (-x)^{2}+3\frac{33}{49}\cdot (-x)+3\frac{13}{49} \\
\text{keine Symmetrie zur y-Achse und zum Ursprung }
\\
\\ \bullet \text{Nullstellen / Schnittpunkt mit der x-Achse:} \\f(x)= \frac{20}{49}x^2+3\frac{33}{49}x+3\frac{13}{49} = 0 \\ \\
\\
\frac{20}{49}x^{2}+3\frac{33}{49}x+3\frac{13}{49} =0
\\
x_{1/2}=\displaystyle\frac{-3\frac{33}{49} \pm\sqrt{\left(3\frac{33}{49}\right)^{2}-4\cdot \frac{20}{49} \cdot 3\frac{13}{49}}}{2\cdot\frac{20}{49}}
\\
x_{1/2}=\displaystyle \frac{-3\frac{33}{49} \pm\sqrt{8\frac{8}{49}}}{\frac{40}{49}}
\\
x_{1/2}=\displaystyle \frac{-3\frac{33}{49} \pm2\frac{6}{7}}{\frac{40}{49}}
\\
x_{1}=\displaystyle \frac{-3\frac{33}{49} +2\frac{6}{7}}{\frac{40}{49}} \qquad x_{2}=\displaystyle \frac{-3\frac{33}{49} -2\frac{6}{7}}{\frac{40}{49}}
\\
x_{1}=-1 \qquad x_{2}=-8
\\ \underline{x_1=-8; \quad1\text{-fache Nullstelle}} \\\underline{x_2=-1; \quad1\text{-fache Nullstelle}} \\
\\ \bullet \text{Vorzeichentabelle:} \\
\begin{array}{|c|c|c|c|c|c|c||}
\hline
& x < &-8&< x <&-1&< x\\
\hline
f(x)&+&0&-&0&+\\
\hline
\end{array}\\ \\
\underline{\quad x \in ]-\infty;-8[\quad \cup \quad]-1;\infty[\quad f(x)>0 \quad \text{oberhalb der x-Achse}}\\ \\
\underline{\quad x \in ]-8;-1[\quad f(x)<0 \quad \text{unterhalb der x-Achse}} \\
\\ \bullet \text{Extremwerte/Hochpunkte/Tiefpunkte:} \\f'(x)= \frac{40}{49}x+3\frac{33}{49} = 0 \\ \\
\frac{40}{49} x+3\frac{33}{49} =0 \qquad /-3\frac{33}{49} \\
\frac{40}{49} x= -3\frac{33}{49} \qquad /:\frac{40}{49} \\
x=\displaystyle\frac{-3\frac{33}{49}}{\frac{40}{49}}\\
x=-4\frac{1}{2}
\\ \underline{x_3=-4\frac{1}{2}; \quad1\text{-fache Nullstelle}} \\f''(-4\frac{1}{2})=\frac{40}{49}>0 \Rightarrow \underline{\text{Tiefpunkt:} (-4\frac{1}{2}/-5)} \\
\\
\bullet\text{Monotonie/ streng monoton steigend (sms)/streng monoton fallend (smf) } \\
\begin{array}{|c|c|c|c||}
\hline
& x < &-4\frac{1}{2}&< x\\
\hline
f'(x)&-&0&+\\
\hline
\end{array}\\ \\
\underline{\quad x \in ]-4\frac{1}{2};\infty[\quad f'(x)>0 \quad \text{streng monoton steigend }}\\ \\
\underline{\quad x \in ]-\infty;-4\frac{1}{2}[\quad f'(x)<0 \quad \text{streng monoton fallend }}\\
\\
\bullet\text{Eingeschlossene Fläche mit der x-Achse} \\A=\int_{-8}^{-1}\left( \frac{20}{49}x^2+3\frac{33}{49}x+3\frac{13}{49}\right)dx=\left[ 0,136x^3+1\frac{41}{49}x^2+3\frac{13}{49}x\right]_{-8}^{-1}
\\ =\left(0,136\cdot (-1)^{3}+1\frac{41}{49}\cdot (-1)^{2}+3\frac{13}{49}\cdot (-1)\right)-\left(0,136\cdot (-8)^{3}+1\frac{41}{49}\cdot (-8)^{2}+3\frac{13}{49}\cdot (-8)\right)
\\ =\left(-1,56\right)-\left(21,8\right)=-23\frac{1}{3}
\\ \\
\end{array}$