Linearfaktordarstellung und Ableitungen
Die Linearfaktordarstellung (LFD) ermöglicht das direkte Ablesen von Nullstellen. Bei f(x) = x−2x+3 sind die Nullstellen x₁ = 2 und x₂ = -3. Doppelte Nullstellen werden durch Potenzen angezeigt, wie bei f(x) = x+3²x−2, wo x = -3 eine doppelte Nullstelle ist.
Für die Ableitung einer Funktion nutzt du verschiedene Regeln. Die Potenzregel besagt, dass f'(x) = n·xⁿ⁻¹ für f(x) = xⁿ. Mit der Faktorregel leitest du f(x) = axⁿ zu f'(x) = a·n·xⁿ⁻¹ ab. Die Summenregel besagt, dass die Ableitung einer Summe die Summe der Ableitungen ist.
Bei der Bestimmung von Extrempunkten benötigst du die notwendige Bedingung f'(x) = 0 und die hinreichende Bedingung. Diese kannst du entweder durch das Vorzeichenwechselkriterium oder durch die zweite Ableitung überprüfen. Bei einem Hochpunkt wechselt f' von + nach -, bei einem Tiefpunkt von - nach +.
🔍 Merkhilfe: Das Monotonieverhalten einer Funktion hängt direkt mit dem Vorzeichen der ersten Ableitung zusammen: Ist f'(x) > 0 im Intervall I, dann ist f(x) streng monoton steigend; ist f'(x) < 0, dann ist f(x) streng monoton fallend.
Um das Monotonieverhalten zu bestimmen, berechnest du die Nullstellen der ersten Ableitung und untersuchst die Vorzeichenwechsel, wie bei f(x) = x² + 1, wo die Funktion für x < 0 streng monoton fällt und für x > 0 streng monoton steigt.