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Gegeben ist die in ℝ definierte Funktion f:x↦e12x+e−12x. Der Graph von f wird mit Gf bezeichnet.

  1. Bestimmen Sie die Koordinaten des Schnittpunkts von Gf mit der y-Achse und begründen Sie, dass Gf oberhalb der x-Achse verläuft. (2 BE)

  2. Ermitteln Sie das Symmetrieverhalten von Gf sowie das Verhalten von f für x→−∞ und für x→∞. (3 BE)

  3. Zeigen Sie, dass für die zweite Ableitung f′′ von f die Beziehung f′′(x)=14⋅f(x) für x∈ℝ gilt. Weisen Sie nach, dass Gf linksgekrümmt ist. (4 BE)

  4. Bestimmen Sie Lage und Art des Extrempunkts von Gf. (3 BE)

  5. Berechnen Sie die Steigung der Tangente g an Gf im Punkt P(2|f(2)) auf eine Dezimale genau. Zeichnen Sie den Punkt P und die Gerade g in ein Koordinatensystem ein (Platzbedarf im Hinblick auf das Folgende: −4≤x≤4, −1≤y≤9). (3 BE)

  6. Berechnen Sie f(4), im Hinblick auf eine der folgenden Aufgaben auf zwei Dezimalen genau, und zeichnen Sie unter Berücksichtigung der bisherigen Ergebnisse Gf im Bereich −4≤x≤4 in das Koordinatensystem aus Aufgabe 1e ein. (4 BE)

  7. Zeigen Sie durch Rechnung, dass für x∈ℝ die Beziehung 14⋅[f(x)]2−[f′(x)]2=1 gilt. (3 BE)

    Die als Kurvenlänge La;b bezeichnete Länge des Funktionsgraphen von f zwischen den Punkten (a|f(a)) und (b|f(b)) mit a<b lässt sich mithilfe der Formel La;b=∫ab1+[f′(x)]2dx berechnen.

  8. Bestimmen Sie mithilfe der Beziehung aus Aufgabe 1g die Kurvenlänge L0;b des Graphen von f zwischen den Punkten (0|f(0)) und (b|f(b)) mit b>0. (4 BE)