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Kurvendiskussion, Tangenten und eine Fläche Aufgabe mit Matura-/Abiturniveau

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Aufgabe

Gegeben ist die Funktion f(x) = x+1x
       e  .

  1. Untersuche den Graphen von f(x) auf Schnittpunkte mit den Koordinatenachsen, Verhalten für grosse und kleine x-Werte, Punkte mit horizontaler Tangente, Wendepunkte.
  2. Bestimme die Gleichungen der Kurventangenten in den Punkten P (- 1|?)  und Q( 1|?)  . Zeige, dass die beiden Tangenten senkrecht stehen, und berechne die Koordinaten ihres Schnittpunkts.
  3. Bestimme die reellen Parameter a und b so, dass F (x) = ax+xb
        e  eine Stammfunktion von f(x) ist. Der Graph von f(x) umschliesst zusammen mit den Koordinatenachsen ein im 2. Quadranten gelegenes Flächenstück. Berechne dessen Inhalt.

Lösung

  1. Nullstellen: x = 0  ; y = 1
    Für x-- >   oo  geht f(x)-- > 0
    Für x-- >  - oo  geht f(x)-- >  - oo
    Horizontale Tangente: P( 0|1)
    Wendepunkt: W1(1 |2e )
    Ableitungen: y'= - xex  ; y''= x-ex1
  2. Tangente in P1( -1 |0)  : y = ex+ e
    Tangente in       2
P2( 1|e )  :      1    3
y = - ex + e
    Für die Steigungen der beiden Tangenten gilt        1
m1 = -m2-   . Deshalb stehen sie senkrecht aufeinander.
  3. a = -1; b = -2  ; A  ~~  0.71828
    Leitet man die gegebene Stammfunktion ab, so kann diese mit der gegebenen Funktion f(x)  vergleichen werden.