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Wendepunkt

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Wendepunkt

Ein Wendepunkt W\left(x_W|f(x_W)\right) ist ein Punkt auf einem Funktionsgraphen, an welchem der Graph sein Krümmungsverhalten ändert. Ein Graph wechselt hier entweder von einer Rechts- in einer Linkskurve oder umgekehrt. Dieser Wechsel wird auch Bogenwechsel genannt. Die Ermittlung von Wendepunkten ist Bestandteil einer Kurvendiskussion.

Ein Wendepunkt an der Stelle xW liegt vor, wenn die erste Ableitungsfunktion der differenzierbaren Funktion f an der Stelle xW ein relatives Extremum besitzt. Daraus lassen sich mehrere Kriterien zur Bestimmung von Wendepunkten einer Funktion f ableiten.

Die Tangente durch einen Wendepunkt wird Wendetangente genannt (Im Bild rot).

Inhaltsverzeichnis

Notwendiges Kriterium zur Bestimmung von Wendepunkten

Voraussetzungen:
1. f ist bei xW zweimal differenzierbar
2. xW ist Wendestelle

f''(x_W)=0 \,

Hinreichende Kriterien zur Bestimmung von Wendepunkten

Die Funktion f sei in einer Umgebung von xW dreimal differenzierbar. Falls gilt f''(x_W)=0 \wedge f'''(x_W) \neq 0, so ist xW Wendestelle. Wenn f''' > 0, dann ist xW Rechts-Links-Wendestelle und wenn f''' < 0, dann ist xW Links-Rechts-Wendestelle.

Falls die erste Ableitung an der Stelle xW existiert und die zweite Ableitungsfunktion f''(x) an der Stelle xW das Vorzeichen wechselt, so ist xW ein Wendepunkt. Wenn f'(xW) an xW vom Positiven in das Negative wechselt, so ist xW eine Links-Rechts-Wendestelle oder wenn f'(xW) vom Negativen in das Positive wechselt, so ist xW Rechts-Links-Wendestelle.

Ein Spezialfall der Wendestelle ist der Sattelpunkt.

Beispiel

 { f(x) } = { 1 \over 3 } \cdot x^3 - 2 \cdot x^2 + 3 \cdot x

Dann ist die zweite Ableitung der Funktion:

 {f''(x)} = {2 \cdot x - 4}

Dann muss

 {f''(x)} = 0 = {2 \cdot x - 4}

gesetzt werden. Das Ergebnis ist x=2. Zugleich ist

 {f'''(x)} = 2 \,

und daher ungleich 0, also handelt es sich um einen Wendepunkt.

Siehe auch: Kurvendiskussion

Besondere Fälle

1.  { f(x) } = (x-2)\cdot e^{|x|}

Der Graph dieser Funktion ändert bei x=0 sein Krümmungsverhalten (Übergang von Rechts- in Linkskrümmung).

Dennoch hat die Funktion bei x=0 keinen Wendepunkt, da die erste Ableitung an der Stelle x=0 nicht existiert. Der Graph von f' hat daher für x=0 kein Extremum.

2.  { f(x) } = x \cdot|x|

Diese Funktion besitzt in x=0 einen Wendepunkt, obwohl die 2. Ableitung dort nicht existiert.

Jedoch hat der Graph der 1. Ableitungsfunktion f ' bei x=0 ein Minimum.

Weblinks

Wikipedia
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