Funktionsgleichung ermitteln

Aufrufe: 845     Aktiv: 05.04.2020 um 14:14

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Hallo :)

Ich habe folgende Aufgabe, die ich nicht verstehe...

Der Verlauf eines Baches lässt sich im ersten Quadranten des Koordinatensystems näherungsweise durch den Graphen der Funktion b mit

b(x)= - 7/100x^2+1/2x+11/2 

beschreiben. 

Nun geht die quadratische Parabel in den Graphen einer Funktion dritten Grades über und hat einen Minimumpunkt in P1 (-3|3).

Ermitteln Sie eine Funktionsgleichung g(x) für diesen Graphen.

 

Könnte mir jemand dabei helfen? Ich komme überhaupt nicht weiter  :(

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Es hilft immer, wenn du dir den Graphen erst einmal graphisch darstellst:

Bei dem Punk soll der Tiefpunkt sein, also musst du den Graphen auf der rechten Seite hochbiegen, außerdem soll der Graph auf der rechten Seite gleich bleiben, dafür nehmen wir uns die Fixpunkte Nullstelle, Hochpunkt und Y-Achsenabschnitt, diese berechnen wir, ich denke du weißt bereits wie, daher nur die Lösung:

Nullstelle = N(13,13 | 0)

Hochpunkt = H(3.57 | 6.39)

Achsenabschnitt = S(0 | 5,5)

Wir müssen nun die Gleichung so verändern, dass wir dazu einen Tiefpunkt bei (-3 | 3) haben, also betrachten unsere neue Funktion:

\(g(x) = ax^3+bx^2+cx+d\)

Wir wissen der Achsenabschnitt liegt bei 5,5. Also ist d=5,5

Nun machen wir uns ein LGS:

\(I. a*13,1^3+b*13,1^2+13,1*c+5,5=0\)

\(II. a*3,6^3+b*3,6^2+3,6*c+5,5=6,4\)

\(III. a*(-3)^3+b*(-3)^2-3*c+5,5=3\)

Umgeformt erhalten wir:

\(I. 2248a+172b+13c+6=0\)

\(II. 47a+13b+4c+6=6\)

\(III.-27a+9b-3c+6=3\)

Dieses LGS kannst du nun lösen und die Werte für a, b, c und d erhalten.

Achtung: nimm nicht mein LGS, ich habe stark gerundet, auch bei den Punkten oben um die Antwort übersichtlich zu halten, bitte mache die Aufgabe also alleine und nur mit dem Wissen wie du es zu lösen hast

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Student, Punkte: 279

 

Nein, ich glaube, das war nicht, was die Aufgabenstellung meint. Du hast zum Beispiel nicht beachtet, dass der Punkt ein Minimum sein soll. Wo \(b\) eine Nullstelle oder einen Hochpunkt hat, ist für \(g\) auch nicht interessant.   ─   sterecht 05.04.2020 um 12:20

Muss nicht aber der Graph im ersten Quadranten gleich bleiben?
  ─   cedricr 05.04.2020 um 12:29

Ja, im ersten Quadranten bleibt der Graph einfach \(b\) und wir suchen den Term, der den Graphen im zweiten Quadranten beschreibt.   ─   sterecht 05.04.2020 um 12:36

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Eine ganzrationale Funktion 3. Grades hat die Form \(g(x)=ax^3+bx^2+cx+d\). Wenn wir also 4 Bedingungen an die Funktion stellen können, können wir ein Gleichungssystem aufstellen und die Parameter a bis d bestimmen. 

Zwei Bedingungen ergeben sich aus dem Tiefpunkt: \(g(-3)=3\) und \(g'(-3)=0\). Die zwei anderen Bedingungen können wir der Aussage übernehmen, dass die beiden Funktionen \(b\) und \(g\) ineinander übergehen. Damit der Bach an der Stelle keinen Sprung macht, muss \(g(0)=f(0)\) gelten, damit der Bach keinen spitzen Knick macht, muss \(g'(0)=f'(0)\) sein.

Damit haben wir also alle vier Bedingungen, also muss nur noch das Gleichungssystem gelöst werden. Versuch das mal alleine. Wenn du noch Fragen hast, melde dich gern nochmal.

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Student, Punkte: 5.33K

 

Jetzt interessiert mich die richtige Lösung auch, aber wie kann in der Bedingung g(-3) einerseitz 0 andererseitz 3 sein?   ─   cedricr 05.04.2020 um 12:43

Hey :)
vielen Dank für eure Hilfe!

@sterecht das von dir hat gestimmt, da ich von meinem Lehrer die Lösung gesagt bekommen habe. (War eine alte Abiaufgabe)
Die Funktion heißt: g(x)=
-7/54x^3-1/2x^2+1/2x+11/2 .

Dank eurer beiden Erklärungen habe ich nun die Aufgabe verstanden! Mein Problem lag vor allem darin, die Bedingungen zu erkennen (macht mir immer Probleme 😅).

LG Nalie
  ─   nalie 05.04.2020 um 13:53

Gerne Nalie, freut mich, dass ich helfen konnte.
@cedricr: Das zweite ist nicht \(g\) sondern \(g'\), also die erste Ableitung von g.
  ─   sterecht 05.04.2020 um 14:14

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