Analysis-Kurvendiskussion-Gebrochenrationale Funktion
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Beispiel Nr: 63
$\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{ x^3-2x^2-5x+6}{ x-1} \ <br/>
\bullet \text{Funktion/Faktorisieren} \\ f\left(x\right)=\displaystyle \frac{ x^3-2x^2-5x+6}{ x-1}
\\
\text{Zaehler faktorisieren: } \\ x^3-2x^2-5x+6 = 0 \\ \\ x^3-2x^2-5x+6=0 \\\\ \text{Nullstelle für Polynmomdivision erraten:}1\\
\,\small \begin{matrix} ( x^3&-2x^2&-5x&+6&):( x -1 )= x^2 -1x -6 \\
\,-( x^3&-1x^2) \\ \hline
&-1x^2&-5x&+6&\\
&-(-1x^2&+x) \\ \hline
&&-6x&+6&\\
&&-(-6x&+6) \\ \hline
&&&0\\
\end{matrix} \\ \normalsize \\
\\
1x^{2}-1x-6 =0
\\
x_{1/2}=\displaystyle\frac{+1 \pm\sqrt{\left(-1\right)^{2}-4\cdot 1 \cdot \left(-6\right)}}{2\cdot1}
\\
x_{1/2}=\displaystyle \frac{+1 \pm\sqrt{25}}{2}
\\
x_{1/2}=\displaystyle \frac{1 \pm5}{2}
\\
x_{1}=\displaystyle \frac{1 +5}{2} \qquad x_{2}=\displaystyle \frac{1 -5}{2}
\\
x_{1}=3 \qquad x_{2}=-2
\\ \underline{x_1=-2; \quad1\text{-fache Nullstelle}} \\\underline{x_2=1; \quad1\text{-fache Nullstelle}} \\\underline{x_3=3; \quad1\text{-fache Nullstelle}} \\
\\\text{Nenner faktorisieren:} \\ x-1 = 0 \\ \\
x-1 =0 \qquad /+1 \\
x=1
\\ \underline{x_4=1; \quad1\text{-fache Nullstelle}} \\
\\ \text{Faktorisierter Term:}\\
f\left(x\right)=\displaystyle\frac{(x+2)(x-1)(x-3)}{(x-1)} \\
\\
\bullet\text{Definitionsbereich:}\qquad \mathbb{D} = \mathbb{R}\setminus \left\{1\right\} \\
\bullet \text{Term gekürzen}\\ f\left(x\right)= \displaystyle\frac{(x+2)(x-3)}{ 1}\\
\bullet \text{Funktion/Ableitungen/Stammfunktion} \\ f\left(x\right)= x^2-1x-6=(x+2)(x-3)\\
f'\left(x\right)= 2x-1\\
f''\left(x\right)= 2\\
F(x)=\int_{}^{}( x^2-1x-6)dx= \frac{1}{3}x^3-\frac{1}{2}x^2-6x+c
\\ \\ \bullet\text{Definitions- und Wertebereich:}\\\qquad \mathbb{D} = \mathbb{R} \qquad \mathbb{W} = [(-6\frac{1}{4}),\infty[ \\
\\ \bullet \text{Grenzwerte:} \\
f(x)=x^2( 1-\dfrac{1}{x}-\dfrac{6}{x^2}) \\
\lim\limits_{x \rightarrow \infty}{f\left(x\right)}=[1\cdot \infty^2]=\infty \\\lim\limits_{x \rightarrow -\infty}{f\left(x\right)}=[1\cdot (-\infty)^2]=\infty \\
\\ \bullet \text{Symmetrie zum Ursprung oder zur y-Achse } \\f\left(-x\right)=1\cdot (-x)^{2}-1\cdot (-x)-6 \\
\text{keine Symmetrie zur y-Achse und zum Ursprung }
\\
\\ \bullet \text{Nullstellen / Schnittpunkt mit der x-Achse:} \\f(x)= x^2-1x-6 = 0 \\ \\
\\
1x^{2}-1x-6 =0
\\
x_{1/2}=\displaystyle\frac{+1 \pm\sqrt{\left(-1\right)^{2}-4\cdot 1 \cdot \left(-6\right)}}{2\cdot1}
\\
x_{1/2}=\displaystyle \frac{+1 \pm\sqrt{25}}{2}
\\
x_{1/2}=\displaystyle \frac{1 \pm5}{2}
\\
x_{1}=\displaystyle \frac{1 +5}{2} \qquad x_{2}=\displaystyle \frac{1 -5}{2}
\\
x_{1}=3 \qquad x_{2}=-2
\\ \underline{x_1=-2; \quad1\text{-fache Nullstelle}} \\\underline{x_2=3; \quad1\text{-fache Nullstelle}} \\
\\ \bullet \text{Vorzeichentabelle:} \\
\begin{array}{|c|c|c|c|c|c|c||}
\hline
& x < &-2&< x <&3&< x\\
\hline
f(x)&+&0&-&0&+\\
\hline
\end{array}\\ \\
\underline{\quad x \in ]-\infty;-2[\quad \cup \quad]3;\infty[\quad f(x)>0 \quad \text{oberhalb der x-Achse}}\\ \\
\underline{\quad x \in ]-2;3[\quad f(x)<0 \quad \text{unterhalb der x-Achse}} \\
\\ \bullet \text{Extremwerte/Hochpunkte/Tiefpunkte:} \\f'(x)= 2x-1 = 0 \\ \\
2 x-1 =0 \qquad /+1 \\
2 x= 1 \qquad /:2 \\
x=\displaystyle\frac{1}{2}\\
x=\frac{1}{2}
\\ \underline{x_3=\frac{1}{2}; \quad1\text{-fache Nullstelle}} \\f''(\frac{1}{2})=2>0 \Rightarrow \underline{\text{Tiefpunkt:} (\frac{1}{2}/-6\frac{1}{4})} \\
\\
\bullet\text{Monotonie/ streng monoton steigend (sms)/streng monoton fallend (smf) } \\
\begin{array}{|c|c|c|c||}
\hline
& x < &\frac{1}{2}&< x\\
\hline
f'(x)&-&0&+\\
\hline
\end{array}\\ \\
\underline{\quad x \in ]\frac{1}{2};\infty[\quad f'(x)>0 \quad \text{streng monoton steigend }}\\ \\
\underline{\quad x \in ]-\infty;\frac{1}{2}[\quad f'(x)<0 \quad \text{streng monoton fallend }}\\
\\
\bullet\text{Eingeschlossene Fläche mit der x-Achse} \\A=\int_{-2}^{3}\left( x^2-1x-6\right)dx=\left[ \frac{1}{3}x^3-\frac{1}{2}x^2-6x\right]_{-2}^{3}
\\ =\left(\frac{1}{3}\cdot 3^{3}-\frac{1}{2}\cdot 3^{2}-6\cdot 3\right)-\left(\frac{1}{3}\cdot (-2)^{3}-\frac{1}{2}\cdot (-2)^{2}-6\cdot (-2)\right)
\\ =\left(-13\frac{1}{2}\right)-\left(7\frac{1}{3}\right)=-20\frac{5}{6}
\\ \\
\\
Funktionsgraph und Wertetabelle \\
\end{array}$