Aufgabenbeispiele von Tangenten

Durch Aktualisieren des Browsers (z.B. mit Taste F5) kann man neue Beispielaufgaben sehen


Tangente anlegen (einfache Funktionen)

Beispiel:

Berechne die Tangentengleichung an den Graphen von f mit f(x)= sin( x ) +4 an der Stelle x= 3π :

Lösung einblenden

Zuerst braucht man die Ableitung von f(x)= sin( x ) +4 ,
also

f'(x)= cos( x ) +0

= cos( x )

Um die Steigung der Tangente zu erhalten, setzen wir den gegebenen x-Wert in die Ableitung ein:

mt = f'( 3π )= cos( 3π )

= -1

Damit wissen wir nun schon, dass die Tangente die Gleichung t: y= -1 x+c besitzt.

Um noch das c zu bestimmen, brauchen wir einen Punkt, den wir in die Gleichung einsetzen können.
Dazu müssen wir noch den y-Wert des Berührpunkts bestimmen, also f( 3π )= sin( 3π ) +4 = 0 +4 = 4

Wir erhalten so also den Punkt B( 3π | 4 ) als Berührpunkt.

Nun setzt man die errechnete Ableitung und die errechneten Punktkoordinaten in eine allgemeine Geradengleichung (y=mx+c) ein:

4 = -1 ⋅ 3π + c

4 = -3π + c | + 3π

4 +3π = c

also c= 4 +3π ≈ 13.42

Damit erhält man als Geradengleichung für die Tangente: y= -1 ⋅x + 4 +3π oder y=-1x +13.42

Tangente anlegen (auch verkettete Fkt'n)

Beispiel:

Berechne die Tangentengleichung an den Graphen von f mit f(x)= -2 ( 2x -2 ) 2 +5 an der Stelle x=0:

Lösung einblenden

Zuerst braucht man die Ableitung von f(x)= -2 ( 2x -2 ) 2 +5 ,
also

f'(x)= -4( 2x -2 ) · ( 2 +0 )+0

= -4( 2x -2 ) · ( 2 )

= -8( 2x -2 )

Um die Steigung der Tangente zu erhalten, setzen wir den gegebenen x-Wert in die Ableitung ein:

mt = f'(0)= -16⋅0 +16

= 0 +16

= 16

Damit wissen wir nun schon, dass die Tangente die Gleichung t: y= 16 x+c besitzt.

Um noch das c zu bestimmen, brauchen wir einen Punkt, den wir in die Gleichung einsetzen können.
Dazu müssen wir noch den y-Wert des Berührpunkts bestimmen, also f(0)= -2⋅ ( 2⋅0 -2 ) 2 +5 = -2⋅ ( 0 -2 ) 2 +5 = -2⋅ ( -2 ) 2 +5 = -2⋅4 +5 = -8 +5 = -3

Wir erhalten so also den Punkt B(0| -3 ) als Berührpunkt.

Nun setzt man die errechnete Ableitung und die errechneten Punktkoordinaten in eine allgemeine Geradengleichung (y=mx+c) ein:

-3 = 16 ⋅0 + c

-3 = 0 + c

-3 = c

also c= -3

Damit erhält man als Geradengleichung für die Tangente: y= 16 ⋅x -3

e-Funktionen: Tangente anlegen BF

Beispiel:

Berechne die Tangentengleichung an den Graphen von f mit f(x)= 7 5 e -2( x -2 ) an der Stelle x= 2 :

Lösung einblenden

Zuerst braucht man die Ableitung von f(x)= 7 5 e -2( x -2 ) ,
also

f'(x)= 7 5 e -2( x -2 ) · ( -2 )

= - 14 5 e -2( x -2 )

Um die Steigung der Tangente zu erhalten, setzen wir den gegebenen x-Wert in die Ableitung ein:

mt = f'( 2 )= - 14 5 e -2( 2 -2 )

= - 14 5 e -2 · 0

= - 14 5 e 0

= - 14 5

Damit wissen wir nun schon, dass die Tangente die Gleichung t: y= - 14 5 x+c besitzt.

Um noch das c zu bestimmen, brauchen wir einen Punkt, den wir in die Gleichung einsetzen können.
Dazu müssen wir noch den y-Wert des Berührpunkts bestimmen, also f( 2 )= 7 5 e -2( 2 -2 ) = 7 5 e -2 · 0 = 7 5 e 0 = 7 5

Wir erhalten so also den Punkt B( 2 | 7 5 ) als Berührpunkt.

Nun setzt man die errechnete Ableitung und die errechneten Punktkoordinaten in eine allgemeine Geradengleichung (y=mx+c) ein:

7 5 = - 14 5 ⋅ 2 + c

7 5 = - 28 5 + c | + 28 5

7 = c

also c= 7

Damit erhält man als Geradengleichung für die Tangente: y= - 14 5 ⋅x + 7

e-Funktionen: Tangente anlegen

Beispiel:

Berechne die Tangentengleichung an den Graphen von f mit f(x)= x · e x an der Stelle x= 2 :

Lösung einblenden

Zuerst braucht man die Ableitung von f(x)= x · e x ,
also

f'(x)= 1 · e x + x · e x

= e x + x · e x

= e x · ( 1 + x )

= e x · ( x +1 )

= ( x +1 ) · e x

Um die Steigung der Tangente zu erhalten, setzen wir den gegebenen x-Wert in die Ableitung ein:

mt = f'( 2 )= e 2 · ( 2 +1 )

= e 2 · 3

= 3 e 2

≈ 22.17

Damit wissen wir nun schon, dass die Tangente die Gleichung t: y= 3 e 2 x+c besitzt.

Um noch das c zu bestimmen, brauchen wir einen Punkt, den wir in die Gleichung einsetzen können.
Dazu müssen wir noch den y-Wert des Berührpunkts bestimmen, also f( 2 )= 2 · e 2 = 2 e 2 ≈ 14.78

Wir erhalten so also den Punkt B( 2 | 2 e 2 ) als Berührpunkt.

Nun setzt man die errechnete Ableitung und die errechneten Punktkoordinaten in eine allgemeine Geradengleichung (y=mx+c) ein:

2 e 2 = 3 e 2 ⋅ 2 + c

2 e 2 = 6 e 2 + c | -6 e 2

-4 e 2 = c

also c= -4 e 2 ≈ -29.56

Damit erhält man als Geradengleichung für die Tangente: y= 3 e 2 ⋅x -4 e 2 oder y=22.17x -29.56

Normale anlegen

Beispiel:

Berechne die Gleichung der Normalen an den Graphen von f mit f(x)= 5 x 2 - x an der Stelle x= -1 :

Lösung einblenden

Zuerst braucht man die Ableitung von f(x)= 5 x 2 - x ,
also

f'(x)= 10x -1

Um die Steigung der Tangente zu erhalten, setzen wir den gegebenen x-Wert in die Ableitung ein:

mt = f'( -1 )= 10⋅( -1 ) -1

= -10 -1

= -11

Um mit der Tangentensteigung die Steigung der darauf senkrecht stehenden Normalen zu berechnen, verwenden wir die Beziehung:

mn= - 1 mt

also mn= 1 11

Damit wissen wir nun schon, dass die Normale die Gleichung t: y= 1 11 x+c besitzt.

Um noch das c zu bestimmen, brauchen wir einen Punkt, den wir in die Gleichung einsetzen können.
Dazu müssen wir noch den y-Wert des Berührpunkts bestimmen, also f( -1 )= 5⋅ ( -1 ) 2 - ( -1 ) = 5⋅1 +1 = 5 +1 = 6

Wir erhalten so also den Punkt B( -1 | 6 ) als Berührpunkt.

Nun setzt man die errechnete Ableitung und die errechneten Punktkoordinaten in eine allgemeine Geradengleichung (y=mx+c) ein:

6 = 1 11 ⋅( -1 ) + c

6 = - 1 11 + c | + 1 11

67 11 = c

also c= 67 11 ≈ 6.09

Damit erhält man als Geradengleichung für die Normale: y= 1 11 ⋅x + 67 11 oder y=0.09x +6.09

Tangente von außen anlegen

Beispiel:

Vom Punkt P(-3|-20) aus sollen Tangenten an den Graphen von f mit f(x)= -2 x 2 +4x +2 angelegt werden.
Bestimme alle möglichen Berührpunkte und bestimme (exemplarisch) eine Tangentengleichung an einem dieser Berührpunkte.

Lösung einblenden

Zuerst wird die Ableitung von f berechnet: f'(x)= -4x +4

Wir kennen den Berührpunkt, in dem die gesuchte Tangente durch P(-3|-20) an das Schaubild von f angelegt wird, nicht. Deswegen nennen wir den x-Wert u. Der Funktionswert ist dann f(u), da der Berührpunkt ja auf dem Schaubild von f liegt. Außerdem muss die Ableitung in u ja gerade die Tangentensteigung sein, da B(u|f(u)) der Berührpunkt ist.

Wir können also P(-3|-20) als (x|y), den Berührpunkt B(u|f(u)) und m=f'(u)= -4u +4 in die allgemeine Tangentengleichung

y=f´(u) ⋅(x-u)+f(u)

einsetzen:

-20 = ( -4u +4 ) · ( -3 - u ) + -2 u 2 +4u +2 | +20

( -4u +4 ) · ( -3 - u ) -2 u 2 +4u +2 +20 = 0

4 u 2 +8u -12 -2 u 2 +4u +2 +20 = 0

2 u 2 +12u +10 = 0

Die Lösung der Gleichung:

2 u 2 +12u +10 = 0 |:2

u 2 +6u +5 = 0

Lösen mit der a-b-c-Formel (Mitternachtsformel):

eingesetzt in x1,2 = - b ± b 2 -4a · c 2a ergibt:

u1,2 = -6 ± 6 2 -4 · 1 · 5 2⋅1

u1,2 = -6 ± 36 -20 2

u1,2 = -6 ± 16 2

u1 = -6 + 16 2 = -6 +4 2 = -2 2 = -1

u2 = -6 - 16 2 = -6 -4 2 = -10 2 = -5

Lösen mit der p-q-Formel (x² + px + q = 0):

vor dem Einsetzen in x1,2 = - p 2 ± ( p 2 ) 2 - q
berechnen wir zuerst die Diskriminante D = ( p 2 ) 2 - q :

D = 3 2 - 5 = 9 - 5 = 4

x1,2 = -3 ± 4

x1 = -3 - 2 = -5

x2 = -3 + 2 = -1

L={ -5 ; -1 }


Man hat nun also die x-Werte der Berührpunkte. In diesen müssen nun noch Tangenten an den Graphen von f angelegt werden.


An der Stelle x= -5 :

Zuerst braucht man die Ableitung von f(x)= -2 x 2 +4x +2 ,
also

f'(x)= -4x +4 +0

= -4x +4

Um die Steigung der Tangente zu erhalten, setzen wir den gegebenen x-Wert in die Ableitung ein:

mt = f'( -5 )= -4⋅( -5 ) +4

= 20 +4

= 24

Damit wissen wir nun schon, dass die Tangente die Gleichung t: y= 24 x+c besitzt.

Um noch das c zu bestimmen, brauchen wir einen Punkt, den wir in die Gleichung einsetzen können.
Dazu müssen wir noch den y-Wert des Berührpunkts bestimmen, also f( -5 )= -2⋅ ( -5 ) 2 +4⋅( -5 ) +2 = -2⋅25 -20 +2 = -50 -20 +2 = -68

Wir erhalten so also den Punkt B( -5 | -68 ) als Berührpunkt.

Nun setzt man die errechnete Ableitung und die errechneten Punktkoordinaten in eine allgemeine Geradengleichung (y=mx+c) ein:

-68 = 24 ⋅( -5 ) + c

-68 = -120 + c | + 120

52 = c

also c= 52

Damit erhält man als Geradengleichung für die Tangente: y= 24 ⋅x + 52


An der Stelle x= -1 :

Zuerst braucht man die Ableitung von f(x)= -2 x 2 +4x +2 ,
also

f'(x)= -4x +4 +0

= -4x +4

Um die Steigung der Tangente zu erhalten, setzen wir den gegebenen x-Wert in die Ableitung ein:

mt = f'( -1 )= -4⋅( -1 ) +4

= 4 +4

= 8

Damit wissen wir nun schon, dass die Tangente die Gleichung t: y= 8 x+c besitzt.

Um noch das c zu bestimmen, brauchen wir einen Punkt, den wir in die Gleichung einsetzen können.
Dazu müssen wir noch den y-Wert des Berührpunkts bestimmen, also f( -1 )= -2⋅ ( -1 ) 2 +4⋅( -1 ) +2 = -2⋅1 -4 +2 = -2 -4 +2 = -4

Wir erhalten so also den Punkt B( -1 | -4 ) als Berührpunkt.

Nun setzt man die errechnete Ableitung und die errechneten Punktkoordinaten in eine allgemeine Geradengleichung (y=mx+c) ein:

-4 = 8 ⋅( -1 ) + c

-4 = -8 + c | + 8

4 = c

also c= 4

Damit erhält man als Geradengleichung für die Tangente: y= 8 ⋅x + 4

Zusammenfassung:

Es gibt also insgesamt 2 Berührpunkte:

B(-5|-68) mit der zugehörigen Tangente: 24x +52

B(-1|-4) mit der zugehörigen Tangente: 8x +4

Tangente von außen Anwendungen

Beispiel:

Der Querschnitt einer Landschaft kann im Talbereich näherungsweise durch die Funktion f mit f(x)= - x 3 +2,7 x 2 (mit 0 ≤ x ≤ 1,8) beschrieben werden (x und f(x) in 10 Meter). An das Tal schließt sich ein Hochplateau an, das sich im Modell durch die Gleichung der Geraden y = 2,916 (für x ≥ 1,8) beschreiben lässt. Auf dieses Hochplateau möchte man nun einen 10m hohen Aussichtsturm bauen, von dem man zwar den tiefsten Punkt des Tals (im Modell T(0|0)) noch sehen kann, der aber möglichst weit weg vom Abhang steht.
Bestimme den x-Wert im Modell, an dem man diesen Turm aufstellen muss.

Lösung einblenden

Zuerst wird die Ableitung von f berechnet: f'(x)= -3 x 2 +5,4x

Wir kennen den Berührpunkt, in dem die gesuchte Tangente durch P(0|0) an das Schaubild von f angelegt wird, nicht. Deswegen nennen wir den x-Wert u. Der Funktionswert ist dann f(u), da der Berührpunkt ja auf dem Schaubild von f liegt. Außerdem muss die Ableitung in u ja gerade die Tangentensteigung sein, da B(u|f(u)) der Berührpunkt ist.

Wir können also P(0|0) als (x|y), den Berührpunkt B(u|f(u)) und m=f'(u)= -3 u 2 +5,4u in die allgemeine Tangentengleichung

y=f´(u) ⋅(x-u)+f(u)

einsetzen:

0 = ( -3 u 2 +5,4u ) · ( 0 - u ) + - u 3 +2,7 u 2

- ( -3 u 2 +5,4u ) u - u 3 +2,7 u 2 = 0

3 u 3 -5,4 u 2 - u 3 +2,7 u 2 = 0

2 u 3 -2,7 u 2 = 0

Die Lösung der Gleichung:

2 u 3 -2,7 u 2 = 0
u 2 · ( 2u -2,7 ) = 0

Ein Produkt ist genau dann =0, wenn mindestens einer der beiden Faktoren =0 ist.

1. Fall:

u 2 = 0 | ⋅2
u1 = 0

2. Fall:

2u -2,7 = 0 | +2,7
2u = 2,7 |:2
u2 = 1,35

L={0; 1,35 }

0 ist 2-fache Lösung!


Man hat nun also die x-Werte der Berührpunkte. In diesen müssen nun noch Tangenten an den Graphen von f angelegt werden.


An der Stelle x= 1,35 :

Zuerst braucht man die Ableitung von f(x)= - x 3 +2,7 x 2 ,
also

f'(x)= -3 x 2 +5,4x

Um die Steigung der Tangente zu erhalten, setzen wir den gegebenen x-Wert in die Ableitung ein:

mt = f'( 1,35 )= -3⋅ 1,35 2 +5,4⋅1,35

= -3⋅1,8225 +7,29

= -5,4675 +7,29

= 1,8225

≈ 1.82

Damit wissen wir nun schon, dass die Tangente die Gleichung t: y= 1,8225 x+c besitzt.

Um noch das c zu bestimmen, brauchen wir einen Punkt, den wir in die Gleichung einsetzen können.
Dazu müssen wir noch den y-Wert des Berührpunkts bestimmen, also f( 1,35 )= - 1,35 3 +2,7⋅ 1,35 2 = -2,4604 +2,7⋅1,8225 = 2,4604 ≈ 2.46

Wir erhalten so also den Punkt B( 1,35 | 2,4604 ) als Berührpunkt.

Nun setzt man die errechnete Ableitung und die errechneten Punktkoordinaten in eine allgemeine Geradengleichung (y=mx+c) ein:

2,4604 = 1,8225 ⋅ 1,35 + c

2,4604 = 2,4604 + c | -2,4604

0 = c

also c=0

Damit erhält man als Geradengleichung für die Tangente: y= 1,8225 ⋅x +0 oder y=1.82x

Zusammenfassung:

Es gibt also insgesamt 2 Berührpunkte:

B(0|0)

B(1.35|2.46) mit der zugehörigen Tangente: 1,82x

Jetzt müssen wir ja noch die Tangente mit der anderen Gerade (Gerade der möglichen Turmspitzen) schneiden, um den gesuchten x-Wert zu erhalten:

1,8225x = 3,916 |:1,8225
x = 2,1487

Der gesuchte x-Wert (der die Stelle im Modell beschreibt an der der Turm gebaut werden soll) ist somit x ≈ 2.149.

Normale von außen Anwendungen

Beispiel:

Die Gerade durch den Punkt P(2| 3 2 ) und einen gesuchten Punkt Q auf dem Graph der Funktion f mit f(x)= x 2 -4x +1 schneidet den Graph von f orthogonal. Bestimme die Koordinaten eines solchen Punkt Q mit positivem x-Wert.

Lösung einblenden

Gesucht ist der Kurvenpunkt auf dem Graph von f, dessen Normale durch den Punkt P(2| 3 2 ) verläuft.

Du hast entweder einen veralteten Browser oder Javascript ausgeschaltet. Deswegen kannst du leider das Schaubild nicht sehen :(

Zuerst wird die Ableitung von f berechnet: f'(x)= 2x -4

Wir kennen den Kurvenpunkt von Gf, an dem die gesuchte Normale durch P(2| 3 2 ) geht, nicht. Deswegen nennen wir den x-Wert dieses gesuchten Punktes u. Der Funktionswert ist dann f(u), da dieser Punkt ja auf dem Schaubild von f liegt. Außerdem ist die Tangentensteigung in diesem Kurvenpunkt Q(u|f(u)) die Ableitung f'(u).

Da wir ja aber die Normale und nicht die Tangente suchen, müssen wir den negativen Kehrwert von f'(u) bilden, um die Steigung der Normalen zu erhalten.

mn = - 1 mt = - 1 f '(u) = -1 2u -4 = - 1 2u -4

Wir können also P(2| 3 2 ) als (x|y), den gesuchten Kurvenpunkt Q(u|f(u)) und - 1 f '(u) = - 1 2u -4 in die allgemeine Normalengleichung

y = - 1 f '(u) ⋅(x-u) + f(u)

einsetzen:

3 2 = -1 2u -4 · ( 2 - u ) + u 2 -4u +1 | - 3 2

- 2 - u 2u -4 + u 2 -4u +1 - 3 2 = 0

1 2 + u 2 -4u +1 - 3 2 = 0

u 2 -4u +0 = 0

Die Lösung der Gleichung:

u 2 -4u +0 = 0
u 2 -4u = 0
u · ( u -4 ) = 0

Ein Produkt ist genau dann =0, wenn mindestens einer der beiden Faktoren =0 ist.

1. Fall:

u1 = 0

2. Fall:

u -4 = 0 | +4
u2 = 4

L={0; 4 }


Man hat nun also die x-Werte der gesuchten Kurvenpunkte. Für die y-Werte muss man eben noch die x-Werte in die Originalfunktion f einsetzen:

f(0) = 0 2 -4⋅0 +1 = 1 , also gilt für den gesuchten Kurvenpunkt: Q(0| 1 )

f( 4 ) = 4 2 -4⋅4 +1 = 1 , also gilt für den gesuchten Kurvenpunkt: Q( 4 | 1 )

Wendetangente Anwendungen

Beispiel:

Ein Snowboarder fährt bei einem Rennen auf einer Linie, die im Modell durch den Graph der Funktion f mit f(x)= x 3 -2,4 x 2 +5,76 (mit 0 ≤ x ≤ 4) beschrieben werden kann. Sollte der Snowboarder an einer bestimmten Stelle stürzen, so rutscht er geradlinig in einen Fangzaun, der im Modell auf der Geraden y=0 liegt. Der Zaun soll nur dort aufgestellt werden, wo der Snowboarder auch wirklich reinrutschen kann. Bestimme den x-Wert, des linken Endes des Zauns.

Lösung einblenden

Wir suchen also nach dem Wendepunkt:

f(x)= x 3 -2,4 x 2 +5,76

Als erstes leitet man die Funktion zwei mal ab.

f'(x)= 3 x 2 -4,8x +0

= 3 x 2 -4,8x


f''(x)= 6x -4,8


Die notwendige Bedingung für einen Wendepunkt ist f''(x)=0.

(Wendestellen sind Extremstellen in der Ableitung, also haben Wendepunkten die Steigung 0 in f').

Man setzt nun also die zweite Ableitung gleich 0, um die einzig möglichen x-Werte für Wendepunkte zu bestimmen.

6x -4,8 = 0 | +4,8
6x = 4,8 |:6
x = 0,8

Die Lösung x= 0,8 ist nun der einzige Kandidat für eine Wendestelle.


Jetzt müssen wir noch die Tangente im Wendepunkt W(0,8 | 4,736 ) aufstellen:

Zuerst braucht man die Ableitung von f(x)= x 3 -2,4 x 2 +5,76 ,
also

f'(x)= 3 x 2 -4,8x +0

= 3 x 2 -4,8x

Um die Steigung der Tangente zu erhalten, setzen wir den gegebenen x-Wert in die Ableitung ein:

mt = f'(0,8 )= 3⋅ 0,8 2 -4,8⋅0,8

= 3⋅0,64 -3,84

= 1,92 -3,84

= -1,92

Damit wissen wir nun schon, dass die Tangente die Gleichung t: y= -1,92 x+c besitzt.

Um noch das c zu bestimmen, brauchen wir einen Punkt, den wir in die Gleichung einsetzen können.
Dazu müssen wir noch den y-Wert des Berührpunkts bestimmen, also f(0,8 )= 0,8 3 -2,4⋅ 0,8 2 +5,76 = 0,512 -2,4⋅0,64 +5,76 = 0,512 -1,536 +5,76 = 4,736 ≈ 4.74

Wir erhalten so also den Punkt B(0,8 | 4,736 ) als Berührpunkt.

Nun setzt man die errechnete Ableitung und die errechneten Punktkoordinaten in eine allgemeine Geradengleichung (y=mx+c) ein:

4,736 = -1,92 ⋅0,8 + c

4,736 = -1,536 + c | + 1,536

6,272 = c

also c= 6,272 ≈ 6.27

Damit erhält man als Geradengleichung für die Tangente: y= -1,92 ⋅x + 6,272 oder y=-1.92x +6.27

Jetzt müssen wir ja noch die Tangente mit der anderen Gerade y = 0 () schneiden, um den gesuchten x-Wert zu erhalten:

-1,92x +6,272 = 0 | -6,272
-1,92x = -6,272 |:(-1,92 )
x = 3,2667

Der gesuchte x-Wert () ist somit x ≈ 3.267.

Wendetangente Anwendungen

Beispiel:

Ein Snowboarder fährt bei einem Rennen auf einer Linie, die im Modell durch den Graph der Funktion f mit f(x)= x 3 -2,4 x 2 +8,64 (mit 0 ≤ x ≤ 4) beschrieben werden kann. Sollte der Snowboarder an einer bestimmten Stelle stürzen, so rutscht er geradlinig in einen Fangzaun, der im Modell auf der Geraden y=0 liegt. Der Zaun soll nur dort aufgestellt werden, wo der Snowboarder auch wirklich reinrutschen kann. Bestimme den x-Wert, des linken Endes des Zauns.

Lösung einblenden

Wir suchen also nach dem Wendepunkt:

f(x)= x 3 -2,4 x 2 +8,64

Als erstes leitet man die Funktion zwei mal ab.

f'(x)= 3 x 2 -4,8x +0

= 3 x 2 -4,8x


f''(x)= 6x -4,8


Die notwendige Bedingung für einen Wendepunkt ist f''(x)=0.

(Wendestellen sind Extremstellen in der Ableitung, also haben Wendepunkten die Steigung 0 in f').

Man setzt nun also die zweite Ableitung gleich 0, um die einzig möglichen x-Werte für Wendepunkte zu bestimmen.

6x -4,8 = 0 | +4,8
6x = 4,8 |:6
x = 0,8

Die Lösung x= 0,8 ist nun der einzige Kandidat für eine Wendestelle.


Jetzt müssen wir noch die Tangente im Wendepunkt W(0,8 | 7,616 ) aufstellen:

Zuerst braucht man die Ableitung von f(x)= x 3 -2,4 x 2 +8,64 ,
also

f'(x)= 3 x 2 -4,8x +0

= 3 x 2 -4,8x

Um die Steigung der Tangente zu erhalten, setzen wir den gegebenen x-Wert in die Ableitung ein:

mt = f'(0,8 )= 3⋅ 0,8 2 -4,8⋅0,8

= 3⋅0,64 -3,84

= 1,92 -3,84

= -1,92

Damit wissen wir nun schon, dass die Tangente die Gleichung t: y= -1,92 x+c besitzt.

Um noch das c zu bestimmen, brauchen wir einen Punkt, den wir in die Gleichung einsetzen können.
Dazu müssen wir noch den y-Wert des Berührpunkts bestimmen, also f(0,8 )= 0,8 3 -2,4⋅ 0,8 2 +8,64 = 0,512 -2,4⋅0,64 +8,64 = 0,512 -1,536 +8,64 = 7,616 ≈ 7.62

Wir erhalten so also den Punkt B(0,8 | 7,616 ) als Berührpunkt.

Nun setzt man die errechnete Ableitung und die errechneten Punktkoordinaten in eine allgemeine Geradengleichung (y=mx+c) ein:

7,616 = -1,92 ⋅0,8 + c

7,616 = -1,536 + c | + 1,536

9,152 = c

also c= 9,152 ≈ 9.15

Damit erhält man als Geradengleichung für die Tangente: y= -1,92 ⋅x + 9,152 oder y=-1.92x +9.15

Jetzt müssen wir ja noch die Tangente mit der anderen Gerade y = 0 () schneiden, um den gesuchten x-Wert zu erhalten:

-1,92x +9,152 = 0 | -9,152
-1,92x = -9,152 |:(-1,92 )
x = 4,7667

Der gesuchte x-Wert () ist somit x ≈ 4.767.