2 ableitung bedeutung

In diesem Kapitel beschäftigen wir uns mit der Bedeutung bzw. der Interpretation der zweiten Ableitung. Falls du noch nicht weißt, wie man Ableitungen berechnet, solltest du dir den Themenbereich der Differentialrechnung durchlesen.

  • Geometrische Interpretation
  • Ist die Funktion konkav oder konvex?
  • Online-Rechner

Geometrische Interpretation 

Beispiel 1 

Die blaue Kurve dreht sich im Uhrzeigersinn. Man sagt auch, dass sie konkav ist.

Die rote Kurve dreht sich im Gegenuhrzeigersinn. Man sagt auch, dass sie konvex ist.

Merkspruch

Konkav ist der Buckel vom Schaf.

In einem anderen Kapitel lernst du mehr über das Krümmungsverhalten einer Funktion.

Ist die Funktion konkav oder konvex? 

Beispiel 2 

$$ f(x) = -x^2 $$

$$ f'(x) = -2x $$

$$ f''(x) = -2 < 0 $$

Die Funktion $f(x) = -x^2$ ist konkav. Ihre zweite Ableitung ist (immer) kleiner Null.

Beispiel 3 

$$ f(x) = x^2 $$

$$ f'(x) = 2x $$

$$ f''(x) = 2 > 0 $$

Die Funktion $f(x) = x^2$ ist konvex. Ihre zweite Ableitung ist (immer) größer Null.

Sonderfall: Funktion, die konkav und konvex ist

Beispiel 4 

$$ f(x) = x^3 - x^2 $$

$$ f'(x) = 3x^2 - 2x $$

$$ f''(x) = 6x - 2 $$

Wann ist die 2. Ableitung kleiner (bzw. größer) Null?

$$ \begin{align*} 6x - 2 &< 0 &&|\, +2 \\[5px] 6x &< 2 &&|\, :6 \\[5px] x &< \frac{2}{6} \\[5px] x &< \frac{1}{3} \end{align*} $$

Daraus folgt:

Die Funktion $f(x) = x^3-x^2$ ist für $x < \frac{1}{3}$ konkav und für $x > \frac{1}{3}$ konvex.

Um den Übergang von konkav zu konvex zu verdeutlichen, wurde bei $x = \frac{1}{3}$ eine gestrichelte Linie eingezeichnet.

Im nächsten Kapitel erfährst du, wie uns die 2. Ableitung dabei hilft, die Extremwerte (Hochpunkte und Tiefpunkte) einer Funktion zu berechnen.

Online-Rechner 

Ableitungsrechner

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Was sagt uns die zweite Ableitung?

Die zweite Ableitung hilft zu entscheiden, ob sich eine Kurve im Uhrzeigersinn oder im Gegenuhrzeigersinn dreht, wenn wir uns im Koordinatensystem von links nach rechts bewegen. Die blaue Kurve dreht sich im Uhrzeigersinn. Man sagt auch, dass sie konkav ist. Die rote Kurve dreht sich im Gegenuhrzeigersinn.

Was sagt die 1 und 2 Ableitung aus?

Bildet man die Ableitung der Ableitung, so erhält man die zweite Ableitung, sozusagen die Steigung der Steigung. Die zweite Ableitung ist die Krümmung des Funktionsgraphen. Die zweite Ableitung ermöglicht z.B. eine Antwort auf die Frage: Wann ist die Steigung konstant?

Was sagt die Ableitung aus?

Die Ableitung einer Funktion bildet die Steigung der Funktion in einer weiteren Funktion ab. Um dies zu verdeutlichen, schauen wir uns zwei Beispiele an. Beginnen wir mit einem einfachen Beispiel: Die lineare Funktion f(x) = 3x+5 hat in jedem Punkt die Steigung 3. Damit ist die Ableitung der Funktion f'(x) = 3.

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