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Channel: Mathelounge - Neue Fragen und Antworten
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Beantwortet: Extrem- und Wendepunkte in einer Funktion mit k und x

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> ... in die zweite Ableitung einsetzen und da kam für beide x-Werte -4*k raus

Das sollte dich stutzig machen. Egal was du für k einsetzt, bei beiden Nullstellen der ersten Ableitung liegt das gleiche Krümmungsverhalten vor. Mit anderen Worten je nach Wert von k hast du entweder zwei Hochpunkte (falls k>0 ist) oder zwei Tiefpunkte (falls k < 0 ist) oder du kannst übehaupt keine Aussage treffen (falls k=0 ist).

Die Funktion f(x)=x4-kx2 ist überall stetig. Also muss zwischen zwei Hochpunkten ein Tiefpunkt liegen und zwischen zwei Tiefpunkten ein Hochpunkt liegen. Du hast also eine Nullstelle der ersten Ableitung übersehen.

Schauen wir uns mal die Nullstellen der ersten Ableitung genauer an: bei beiden von dir gefundenen kommt √-k vor. √-k ist aber nur dann definiert, wenn k<0 ist (aus einer negativen Zahl kann man keine Wurzel ziehen). Für Extremwertberechnungen kannst du deshalb davon ausgehen, dass k<0 ist. Dann ist -4k > 0, also hast du dort Tiefpunkte.

Jetzt begeben wir uns auf die Suche nach dem fehlenden Hochpunkt. Es ist f'(x)=4x3-2kx. Nullstellen werden bestimmt mittels

        4x3-2kx = 0

Klammert man x aus, so bekommt man

        x(4x2-2k) = 0

was sich in zwei Gleichungen aufteilen lässt, nämlich

        4x2-2k = 0 oder x = 0.

Die erste Gleichung liefert die von dir ermittelten Lösungen. Die zweite Gleichung hast du ignoriert und liefert den fehlenden Hochpunkt.


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