Als erstes stellen wir einen Term auf, der die geforderten Nullstellen besitzt. Dazu bekommt jede Nullstelle ihren Linearfaktor, also $\text{f(x)}=$ $x+1$.

Der Punkt mit waagrechter Tangente bei x = -2 erhalten wir am einfachsten mit einer doppelten Nullstelle, weil eine doppelte Nullstelle ja immer nur die x-Achse berührt, ohne sie zu überschreiten. Dadurch liegt an einer doppelten Nullstelle stets ein Extrempunkt, also ein Punkt mit waagrechter Tangente vor.

Als neuen Term erhalten wir somit $\text{f(x)}=$ $\left(x+1\right)·{\left(x+2\right)}^2$

Um den y-Achsenabschnitt S_y(0|4) zu überprüfen, setzen wir jetzt einfach x=0 in unseren bisherigen Term ein:

f(0) = $\left(0+1\right)·{\left(0+2\right)}^2$ = $4$

Da also auch der y-Achsenabschnit passt, haben wir nun einen fertigen Funktionsterm $\text{f(x)}=$ $\left(x+1\right){\left(x+2\right)}^2$.

Dieser funktionierende Term ist im roten Graphen eingezeichnet

Als erstes erinnern wir uns die natürliche Exponentialfunktion f₀(x)= $e^x$ (im Schaubild in schwarzer Farbe eingezeichnet).

Am negativen Koeffizient vor dem $e^x$ erkennen wir, dass der Graph gegenüber dem der natürlichen Exponentialfunktion an der x-Achse gespiegelt (und noch in y-Richtung gestreckt) wurde. Daraus ergeben sich folgende Aussagen:

• Alle Funktionswerte werden so <0, also verläuft der Graph komplett unter der x-Achse.
• Die Funktionswerte werden zwar (wie bei $e^x$) betragsmäßig immer größer, durch das negative Vorzeichen aber immer kleiner. Die Funktion ist also streng monoton fallend.
• Während $e^x$ für x → ∞ auch gegen ∞ strebt, strebt der gespiegelte Term gegen - ∞.
• Wie $e^x$ strebt für x → -∞ auch $-3e^x$ gegen 0 (nur eben von unten statt von oben).

Nullstellen sind die x-Werte, an denen der Funktionswert 0 beträgt, es muss also gelten:

f(x)=0

Ein Produkt ist genau dann =0, wenn mindestens einer der beiden Faktoren =0 ist.

1. Fall:

2. Fall:

L={ $-1$; 0; $1$}

0 ist 3-fache Lösung!

Eine Mehrfachheit der Nullstellen muss natürlich auch in der faktorisierten Darstellung berücksichtigt werden.

Auch der ausgeklammerte (oder wegdividierte) Faktor -2 darf natürlich nicht vergessen werden:

Wenn wir den substituierten Term $u^2+u-2$ anschauen, können wir ja auch den erst mal noch faktorisieren:

$x^4+x^2-2$ =nach Substitution $u^2+u-2$ = $\left(u-1\right)·\left(u+2\right)$ =nach Re-Substitution $\left(\mathrm{x²}-1\right)·\left(\mathrm{x²}+2\right)$

Somit gilt für die faktorisierte Darstellung:

$\text{f(x)}=$ $-2x^3·\left(x+1\right)·\left(x-1\right)·\left(x^2+2\right)$ = $-2x^7-2x^5+4x^3$

1. y-Wert bei t = 4

   Gesucht ist der Funktionswert zur Zeit t=4. Wir berechnen also einfach f(4) = $\frac{1}{100}\cdot 4^4-\frac{1}{2}\cdot 4^2+9$ = $\frac{89}{25}$ ≈ 3.6

   
   
2. t-Wert des Minimums (TP)

   Gesucht ist der t-Wert des Tiefpunkt. Wir berechnen also die Extremstellen von f:

   Detail-Rechnung für den Tiefpunkt ($5$|2.75) einblenden

   $\text{f(t)}=$ $\frac{1}{100}{t}^4-\frac{1}{2}{t}^2+9$

   Als erstes leitet man die Funktion zwei mal ab.

   =>$\text{f'(t)}=$ $\frac{1}{25}{t}^3-t+0$

   = $\frac{1}{25}{t}^3-t$

   $\text{f''(t)}=$ $\frac{3}{25}{t}^2-1$

   Die notwendige Bedingung für einen Extrempunkt ist f'(x)=0.

   (Alle Extrempunkte haben die Steigung 0).

   Man setzt nun also f'(t) gleich 0, um die einzig möglichen x-Werte für Extrempunkte von f zu bestimmen.

   $\frac{1}{25}{t}^3-t$	=	0	|⋅ 25
   $25\left(\frac{1}{25}{t}^3-t\right)$	=	0
   $t^3-25t$	=	0
   $t\left(t^2-25\right)$	=	0

   Ein Produkt ist genau dann =0, wenn mindestens einer der beiden Faktoren =0 ist.

   1. Fall:

   t1

   =

   0

   
   

   2. Fall:

   $t^2-25$	=	0	| $+25$
   $t^2$	=	$25$	|
   t2	=	$-\sqrt{25}$	= $-5$
   t3	=	$\sqrt{25}$	= $5$

   Die Lösungen $-5$, 0, $5$ sind nun die einzigen Kandidaten für Extremstellen.

   Die einfachste Möglichkeit, um diese Kandidaten zu überprüfen, ist das Einsetzen dieser x-Werte in f''(t):

   Ist f''(t) < 0, so handelt es sich um einen Hochpunkt (hinreichende Bedingung: f'(t₀)=0 und f''(t₀)<0).
   Ist sie größer 0 handelt es sich um einen Tiefpunkt (hinreichende Bedingung: f'(t₀)=0 und f'(t₀)>0).

   
   

   1.: t=$-5$

   f''($-5$) = $\frac{3}{25}\cdot {\left(-5\right)}^2-1$= $\frac{3}{25}\cdot 25-1$= $2$ >0

   Das heißt bei t = $-5$ ist ein Tiefpunkt.
   Um dessen y-Wert zu erhalten muss der entsprechende t-Wert in f(t) eingesetzt werden.
   f($-5$) = $\frac{1}{100}\cdot {\left(-5\right)}^4-\frac{1}{2}\cdot {\left(-5\right)}^2+9$ = $\frac{11}{4}$ ≈ 2.75
   Man erhält so den Tiefpunkt T:($-5$| $\frac{11}{4}$)

   ≈ T:(-5|2.75)

   
   

   2.: t=$0$

   f''($0$) = $\frac{3}{25}\cdot 0^2-1$= $\frac{3}{25}\cdot 0-1$= $-1$ <0

   Das heißt bei t = $0$ ist ein Hochpunkt.
   Um dessen y-Wert zu erhalten muss der entsprechende t-Wert in f(t) eingesetzt werden.
   f($0$) = $\frac{1}{100}\cdot 0^4-\frac{1}{2}\cdot 0^2+9$ = $9$
   Man erhält so den Hochpunkt H:($0$| $9$)

   
   

   3.: t=$5$

   f''($5$) = $\frac{3}{25}\cdot 5^2-1$= $\frac{3}{25}\cdot 25-1$= $2$ >0

   Das heißt bei t = $5$ ist ein Tiefpunkt.
   Um dessen y-Wert zu erhalten muss der entsprechende t-Wert in f(t) eingesetzt werden.
   f($5$) = $\frac{1}{100}\cdot 5^4-\frac{1}{2}\cdot 5^2+9$ = $\frac{11}{4}$ ≈ 2.75
   Man erhält so den Tiefpunkt T:($5$| $\frac{11}{4}$)

   ≈ T:(5|2.75)

   Randwertuntersuchung

   Da ja ein maximaler Wert, also ein globales Maximum gesucht wird, müssen wir noch untersuchen, ob vielleicht an den Rändern noch höhere Werte als beim lokalen Maximum auftreten.

   Dazu setzen wir am linken Rand einfach die linke Grenze des Definitionsbereichs in die Funktion ein: f(0) = $\frac{1}{100}\cdot 0^4-\frac{1}{2}\cdot 0^2+9$ = $9$. Am rechten Rand setzen wir die rechte Grenze des Definitionsbereichs ein: f(10) = $\frac{1}{100}\cdot {10}^4-\frac{1}{2}\cdot {10}^2+9$ = $59$.

   Weil der Funktionswert am linken Rand größer als am Hochpunkt ist, ist das (globale) Maximum bei 0 mit f(0) = $9$ .

   Bei t = $5$ ist also der kleinste Wert der Funktion.

   
   
3. Zuwachs des Bestands zwischem 0 und 3

   Gesucht ist ja der Zuwachs des Bestands zwischen t₁=0 und t₂=3 und weil ja f die Änderungsrate des Bestands angibt, kann dieser Zuwachs des Bestands mit dem Integral $$\underset{0}{\overset{3}{\int }}\left(\frac{1}{100}{t}^4-\frac{1}{2}{t}^2+9\right)dt$$ berechnet werden.

   $$\underset{0}{\overset{3}{\int }}\left(\frac{1}{100}{t}^4-\frac{1}{2}{t}^2+9\right)dt$$

   = ${\left[\frac{1}{500}{x}^5-\frac{1}{6}{x}^3+9x\right]}_0^3$

   $=$ $\frac{1}{500}\cdot 3^5-\frac{1}{6}\cdot 3^3+9\cdot 3-\left(\frac{1}{500}\cdot 0^5-\frac{1}{6}\cdot 0^3+9\cdot 0\right)$

   = $\frac{1}{500}\cdot 243-\frac{1}{6}\cdot 27+27-\left(\frac{1}{500}\cdot 0-\frac{1}{6}\cdot 0+0\right)$

   = $\frac{243}{500}-\frac{9}{2}+27-\left(0+0+0\right)$

   = $\frac{243}{500}-\frac{2250}{500}+\frac{13500}{500}+0$

   = $\frac{11493}{500}$

   
   = 22,986

   22.99 Tausend Downloads ist also der gesuchte Zuwachs des Bestands.