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Kurvendiskussion, Rotationskörper und ein Extremum Aufgabe mit Matura-/Abiturniveau

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Aufgabe

Für jeden Parameterwert a > 2  ist durch f(x) = -x- V~ a---x
       a-2  eine Kurve gegeben.

  1. Diskutiere und skizziere die Kurve für a = 3  . Verlangt sind Definitionsbereich, Nullstellen und Hochpunkt.
  2. Die Fläche zwischen der Kurve und der x-Achse rotiert um die x-Achse. Berechne das Volumen des entstehenden Rotationskörpers in Abhängigkeit des Parameters a.
  3. Bestimme a > 2  so, dass das Volumen des vorher berechneten Rotationskörpers extremal wird. Handelt es sich um ein Minimum oder um ein Maximum?

Lösung

  1. D = {x/x  (-  IR und x < 3}
    Nullstellen: N1(0 |0); N2( 3|0 )
    Hochpunkt: H( 2 |2)
    Ableitung:      V~ -----
y'=   3- x - x.12 . V~ 31-x
  2.         integral a 2         a4.p
A = p .0 f (x) dx = 12(a-2)2
  3. a = 4