Extrempunkte:
Du müsstest bereits wissen, dass die Ableitung einer Funktion die Steigung an einer bestimmten Stelle x angibt.
Notwendige Bedingung:
Da in der Extremstelle einer Funktion f die Steigung 0 ist, musst du die Nullstelle x0 der ersten Ableitung bestimmen also f´(x0)=0 setzen. Diese Nullstelle der ersten Ableitung ist eine möglichen Extremstelle der Ausgangsfunktion f
Hinreichende Bedingung:
Um zu überprüfen ob tatsächlich ein Extremum vorliegt nutzt du die zweite Ableitung. Diese gibt die Krümmung der Ausgangsfunktion an. Dazu setzt du x0 in die zweite Ableitung f" ein
Ist f"(x0)>0 so ist f linksgekrümmt und es liegt ein Minimum vor
Ist f"(x0)<0 so ist f rechtsgekrümmt und es liegt ein Maximum vor
(Eselsbrücke: um sich leichter merken zu können wann ein Maximum oder ein Minimum vorliegt kann man sich einen smiley vorstellen. Ist f"(x) positiv, so lächelt der smiley und der Mund ist dadurch linksgekrümmt und besitzt einen Tiefpunkt. Ist f"(x) negativ ist der smiley schlecht gelaunt und besitzt einen Hochpunkt)
Wendepunkte:
Notwendige Bedingung:
In den Wendepunkten liegt keine Krümmung bzw ein Wechsel zwischen links und rechts oder rechts und links -krümmung vor. Von der zweiten Ableitung wissen wir dass diese die Krümmung angibt. An Wendestellen muss also gelten f"(x0)=0 da keine Krümmung vorliegt. Die Stelle x0 gibt in diesem Fall eine mögliche Wendestelle von f an.
Hinreichende Bedingung:
Um zu überprüfen ob tatsächlich eine Wendestelle vorliegt nutzt du die dritte Ableitung. Es gilt:
Ist f'''(x0)>0 so liegt ein rechts-links Wendepunkt vor
Ist f'''(x0)<0 so liegt ein rechts-links Wendepunkt vor
Eine andere Erklärung für Wendestellen wäre:
An Wendestellen x0 liegt die maximale Steigung der Funktion f vor
Die erste Ableitung f' der Funktion gibt die Steigung der Funktion f an. Da die Steigung in den Wendestellen maximal ist, sucht man die Extremstellen der ersten Ableitung. s.o.
Liegt ein Maximum an der Stelle x0 der ersten Ableitung f' vor, so ist die Steigung an der Stelle x0 der Funktion f "maximal" positiv und es liegt ein links-rechts Wendepunkt vor
Liegt ein Minimum an der Stelle x0 der ersten Ableitung f' vor, so ist die Steigung an der Stelle x0 der Funktion f "maximal" negativ und es liegt ein rechts-links Wendepunkt vor