Analysis
Kurvendiskussion Einzelschritte
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Willst du wissen, was Extremstellen sind und wie du sie unterscheidest? Das lernst du in diesem Artikel%und in unserem Video.

Extremstellen einfach erklärt

Du betrachtest Extremstellen ganz oft, wenn du eine Kurvendiskussion in Mathe machst. Aber was sind Extremstellen überhaupt?

Stell dir vor, du wirfst einen Ball hoch in die Luft. Du kannst sehen, dass er irgendwann gar nicht mehr höher steigt, sondern runter fällt! Die Stelle, an der der Ball zwischen Steigen und Fallen wechselt, nennst du Extremstelle. So würde das in einem Funktionsgraphen aussehen:

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Extremstelle

Wenn du eine Tangente  an den Graphen legst, entspricht das genau der Steigung. Bei der Extremstelle H steigt der Ball nicht, noch fällt er. Deshalb hat die Tangente eine Steigung von 0! Da du die momentane Steigung mit der ersten Ableitung berechnest, ergibt sich der Zusammenhang.

Merk dir: Bei einer Extremstelle x_s ist die Ableitung immer gleich Null: f'(xs )=0

Du siehst an dem Beispiel, dass beim höchsten Punkt deine Extremstelle ist. Aber es gibt auch noch andere Typen von Extremstellen.

Arten von Extremstellen

Du solltest wissen, dass es zwei Arten von Extremstellen gibt:

  • Hochpunkte
  • Tiefpunkte

Schau dir zuerst mal den Hochpunkt an.

Hochpunkt

Bei einem Hochpunkt steigt der Graph zuerst und fällt dann wieder. Wichtig ist, dass du hier zwei Sachen überprüfst:

  • f´(xs) = 0
  • f´´(xs) < 0

Wie der Name schon sagt, ist das hier also vermutlich der höchste Punkt deines Graphen. Das stimmt aber nicht ganz! Es kann auch mehrere Hochpunkte geben. Erfüllt deine Extremstelle beide Bedingungen, hast du nur einen lokalen Hochpunkt. Das ist dann der höchste Punkt in der näheren Umgebung. Das bedeutet, dass alle Punkte, die nah an dem lokalen Hochpunkt liegen, alle tiefer liegen. Ist dieser Punkt tatsächlich der allerhöchste Punkt deines Graphen, bezeichnest du ihn als absoluten Hochpunkt.

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Lokaler und absoluter Hochpunkt

Tiefpunkt

Bei einem Tiefpunkt ist genau das Gegenteil der Fall! Hier fällt der Graph zuerst und steigt dann wieder. Du prüfst dann:

  • f´(xs) = 0
  • f´´(xs) > 0

Ist das der Fall nennst du ihn lokalen Tiefpunkt. Falls es sogar der aller tiefste Punkt deines Graphen ist, wäre das der absolute Tiefpunkt.

Lokaler Tiefpunkt, Absoluter Tiefpunkt, Globaler Tiefpunkt, Extremstellen, Extremstelle
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Lokaler und absoluter Tiefpunkt

 

Jetzt musst du dir nur noch einen Sonderfall anschauen:

Spezialfall: Sattelpunkt

Es kann passieren, dass deine Ableitung an einer Stelle Null ist, es sich aber um keine Extremstelle handelt! Das ist dann ein Sattelpunkt. Dort verändert der Graph sein Monotonieverhalten nicht. Damit ist er dann weder der höchste noch der niedrigste Punkt im Graphen. Zum Beispiel steigt hier dein Graph bis er kurz stagniert und wieder weiter steigt.

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Sattelpunkt

Das liegt genau dann vor, wenn gilt:

  • f´(x) = 0
  • f´´(x) = 0

Merke: Ein Sattelpunkt ist kein Extrempunkt.

Jetzt kannst du dir noch kurz anschauen, wie du Extremstellen berechnen kannst.

Extremstellen berechnen

Hier hast du eine kurze Anleitung, wie du bei einem Graphen die Extremstellen bestimmen kannst:

  1. Setze die Ableitung gleich Null : f´(x) = 0
  2. Art der Extremstelle bestimmen. Schau dir dazu die zweite Ableitung an:  f´´(x) < 0 ⇒ Hochpunkt oder f´´(x) > 0 ⇒ Tiefpunkt

Schau dir dazu mal folgendes Beispiel an:

f(x) = x2 – 2x

Möchtest du hier die Extremstellen bestimmen, leitest du zuerst f ab und setzt die Ableitung gleich Null.

1. Setze die Ableitung gleich Null:      

                                                                            f´(x) = 2x – 2 

 2x – 2 = 0

        xs = 1

Jetzt musst du nur noch die zweite Ableitung bilden und schauen, ob diese bei 1 größer oder kleiner als Null ist.

2. Art der Extremstelle bestimmen:

f´´(x) = 2

f´´(1) = 2 > 0 ⇒ Tiefpunkt

Du hast also bei deiner Extremstelle xs = 1 einen Tiefpunkt.

Extrempunkte berechnen

Willst du den dazugehörigen Extrempunkt berechnen , kannst du direkt unser Video dazu anschauen!

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