Modellierung einer Rutsche?

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Achsensymetrische Funktion 4. Grades. Das heißt b und d = 0, also f(x) = a*x^4+cx^2+e

  1. y-Durchtritt bei y = 4.
  2. Nullstelle bei x = -4 und x = 4.
  3. Steigung Null bei x = -4, x = 0 und x = 4
  • f(x) = ax^4 +cx² +e
  • f'(x) = 4ax^3 +2cx +d
  • f''(x) = 12ax^2 +2c
  • f'''(x) = 24ax

Aus 1. ergibt sich e = 4

Zu 2.

f(4) = 0 = 256a +16c +4

Zu 3.

f'(x=4) = 256a +8c = 0

Dieses Gleichungssystem lösen ergibt

a = 1/64 und c = -0,5

Die Funktion ist: f(x) = 1/64 * x^4 -0,5 x^2 + 4

Aufgabe b) m = -tan(50°) = -1,192 Ergebnis muss bei der Rutsche negativ sein, daher das zusätzliche Minus.

f'(x) = 1/16 * x^3 - x

Besser zu prüfen ist wie hoch maximal die Steigung ist. Also die Extremstellen der 2. Ableitung suchen.

f''(x) = 3/16 x² - 1 = 0

x² = 16/3

x1, x2 = +-2,3

Steigung an der Stellen x = 2,3 herausfinden

f'(x=2,3) = 1/16 * 2,3^3 - 2,3 = -1,54

Antwort: Die Rutsche ist zu steil, da -1,54 > m = -tan(50°) = -1,192

Die Rutsche ist Teil einer achsensymmetrischen ganzrationalen Funktion 4. Grades.