Die natürliche Exponentialfunktion, auch e-Funktion genannt, ist wichtiger Bestandteil der Analysis. Da es sich um eine spezielle Exponentialfunktion handelt, die besondere Eigenschaften besitzt, hat sie eine besondere Bedeutung. Deshalb lohnt es sich, diese Funktion ausführlich anzuschauen, um bei Bedarf darauf zurückgreifen zu können. Allgemeines zur Kurvendiskussion der Exponentialfunktion Eine Kurvendiskussion wird an einer speziellen Funktion durchgeführt, um alle Eigenschaften und das Verhalten der Funktion herauszufinden. Dafür wird der Wertebereich, die Nullstellen, der y-Achsenabschnitt, das Verhalten im Unendlichen – Grenzwert, die Extremstellen, die Symmetrie, die Monotonie, die Wendepunkte und das Krümmungsverhalten betrachtet. Betrachte zunächst einmal die folgende Tabelle, um dir die Funktionsgleichung und die Ableitung der reinen und erweiterten e-Funktion verinnerlichen. Die Ableitung wird später für die Extrem- und Wendepunkte benötigt. Komplette Kurvendiskussion e-Funktion Dieser Artikel führt an der Funktion eine komplette Kurvendiskussion durch.
Hierzu kannst du dir zuerst einmal das Schaubild der Funktion anschauen. Abbildung 1: Schaubild der Funktion f(x) Kurvendiskussion e-Funktion – Wertebereich Um den Wertebereich bei der e-Funktion zu bestimmen, musst du den Parameter berücksichtigen. Dieser verursacht eine Spiegelung an der, wenn er negativ ist. Da der Wertebereich entweder oder beträgt, ist die Null nicht im Wertebereich enthalten. Das bedeutet, dass die e-Funktion keine Nullstellen besitzt. Dementsprechend kannst du das Thema Nullstellen bei der Funktion schnell abhaken. Die Funktion besitzt keine Nullstellen. Kurvendiskussion e-Funktion – y-Achsenabschnitt Bei der e-Funktion wirkt sich lediglich der Parameter auf den y-Achsenabschnitt aus. Zur Erinnerung: Die allgemeine e-Funktion besitzt einen y-Achsenabschnitt von, da. Da der Parameter die Streckung in um den Faktor ist, muss dieser nur mit dem y-Achsenabschnitt der reinen e-Funktion multipliziert werden. Du erhältst dann folgenden y-Achsenabschnitt für die erweiterte e-Funktion.
Überprüfe zuerst, ob die Bedingung für Punktsymmetrie zum Ursprung erfüllt ist. Überprüfe als Nächstes, ob die Bedingung für Achsensymmetrie zur erfüllt ist. Beachte, dass das Negieren der Parameter Auswirkungen auf den Graphen hat. Daher sind beide Bedingungen nicht erfüllt. Die e-Funktion weist also keine Symmetrie auf. Dementsprechend kannst du die Symmetrie bei der Funktion schnell behandeln. Überprüfung der Punktsymmetrie zum Ursprung: Überprüfung der Achsensymmetrie zur: Die Funktion besitzt also keine Symmetrie. Extremstellen und Wendepunkte der e-Funktion Bei der e-Funktion wirkt sich weder der Parameter noch der Parameter auf die Extremstellen oder Wendepunkte aus. Extremstellen der e-Funktion Du kennst bereits die Ableitung der erweiterten e-Funktion. Möchtest du diese Ableitung nun setzen, erhältst du folgende Gleichung. Wendepunkte der e-Funktion Die zweite Ableitung erhältst du, wenn du die erste noch einmal ableitest. Dabei kannst du den Ausdruck wieder wie den Parameter behandeln.
Zur Bestimmung solltest du Folgendes können: Ableitungen bilden Nullstellen berechnen. Wendepunkte An Wendepunkten wechselt der Graph seine Krümmung. Zur Bestimmung solltest du Folgendes können: Ableitungen bilden Nullstellen berechnen Verhalten des Graphen Symmetrie Ein Graph kann symmetrisch zur y y y -Achse sein oder symmetrisch zum Ursprung sein. Das ist eine besondere Eigenschaft, da sich der Graph dann entweder an einer Achse oder an einem Punkt spiegelt. Zur Bestimmung solltest du Folgendes können: Funktionswerte einsetzen Monotonie Ein Graph kann immer steigende oder immer fallende Werte haben. Das nennt man Monotonie. Zur Bestimmung solltest du Folgendes können: Ableitungen bilden Verhalten im Unendlichen Ein Graph verhält sich für sehr große bzw. sehr kleine Werte auf eine besondere Weise. Wie er sich genau verhält, ermittelst du bei der Bestimmung des Verhaltens im Unendlichen. Zur Bestimmung solltest du Folgendes können: Grenzwert bilden für x\to\pm\infty x → ± ∞ x\to\pm\infty Asymptoten Graphen weisen im Unendlichen ein bestimmtes Verhalten aus.
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und $x+2=0\quad|-2$ $x_W=-2$ wendepunktverdächtige Stelle in die dritte Ableitung einsetzen: $f'''(-2)=e^{-2}\neq0$ => Wendepunkt y-Koordinate berechnen und Wendepunkt angeben: $f(-2)$ $=-2e^{-2}$ $\approx-0, 27$ $W(-2|-0, 27)$
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