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Wendepunkte und Terrassenpunkte

In diesem Artikel lernst du die Eigenschaften von Wendepunkten und deren Spezialfällen, den Sattel- bzw. Terrassenpunkten, kennen.

Ein Wendepunkt P(xP|f(xP)) ist ein Punkt auf einem Funktionsgraphen, an dem sich die Krümmungsrichtung des Graphen ändert. Ist die Tangente durch diesen Punkt horizontal, so nennen wir ihn einen Terrassen- oder Sattelpunkt.

Anmerkung: In diesem Artikel wird f als dreimal differenzierbar angenommen.

Wendepunkt

Definition

Ein Wendepunkt (WP) einer Funktion f ist ein Punkt, an dem sich die Krümmungsrichtung des Graphen von f ändert.

Dies ist gleichbedeutend dazu, dass sich das Vorzeichen der zweiten Ableitung in x0 ändert.

Bild von Wendepunkt eines Graphen

Berechnung

Notwendiges Kriterium

Für jeden Wendepunkt x0 einer Funktion f gilt, dass f(x0)=0. Die zweite Ableitung von f gleich null zu setzen, liefert also Kandidaten für Wendepunkte.

Beachte

Wenn man weiß, dass die zweite Ableitung einer Funktion f an der Stelle x0 gleich null ist, kann man nicht darauf schließen, dass f dort einen Wendepunkt hat. Als Beispiel betrachten wir f(x)=x4. Die zweite Ableitung ist von der Form f(x)=12x2. Bei x0=0 hat f eine Nullstelle, allerdings hat f keinen Wendepunkt bei null.

Hinreichendes Kriterium

Wenn

  • f(x0)=0 und zusätzlich

  • f(x0)0

gelten, dann besitzt f an der Stelle x0 einen Wendepunkt.

Beachte

Gelten diese Bedingungen nicht, so schließt dies nicht aus, dass bei x0 ein Wendepunkt vorliegt. Zum Beispiel hat f, gegeben durch f(x)=x5 einen Wendepunkt bei x0=0, allerdings ist f(0)=6002=0.

Vorgehen

Um die Wendepunkte nun tatsächlich zu berechnen, geht man wie folgt vor:

  • Berechne die ersten 3 Ableitungen f, f und f von f.

  • Finde alle Nullstellen xi von f.

  • Für jede Nullstelle xi von f prüfe, ob f(xi)0.

    • Wenn ja xi ist ein Wendepunkt.

    • Wenn nicht: Prüfe, ob f bei x0 das Vorzeichen wechselt.

  • Gib die Wendepunkte in der Form Pi(xi|f(xi)) an.

Terrassenpunkt oder Sattelpunkt

Definition

Ein Terrassenpunkt (TEP) oder Sattelpunkt (STP) ist ein Wendepunkt, in dem die Steigung einer Funktion 0 wird.

Berechnung

Zusätzlich zu den Bedingungen des Wendepunkts ist bei einem Terrassenpunkt auch noch die erste Ableitung 0.

  • f(xSTP)=0

  • f(xSTP)=0

  • f wechselt bei xSTP das Vorzeichen (gilt z.B., wenn f(xSTP)0)

Bild von Terassenpunkt von Graphen

Übungsaufgaben

Weitere Aufgaben zum Thema findest du im folgenden Aufgabenordner:
Aufgaben zur Berechnung von Wendepunkten und Bestimmung des Krümmungsverhaltens

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