Waagerecht — und trotzdem kein Extrempunkt
Ein Sattelpunkt hat eine waagerechte Tangente. Trotzdem ist er kein Extrempunkt.
- Stationäre Stelle:Stelle mit \(f'(x_0)=0\) — nur ein Kandidat.
- Sattelpunkt:Wendepunkt mit der Steigung null.
- Verlauf:der Graph steigt auf beiden Seiten oder fällt auf beiden Seiten.
- Terrassenpunkt:anderer Name für den Sattelpunkt.
- Beispiel:\(f(x)=x^{3}\): \(f'(x)=3x^{2}\), also \(f'(0)=0\). Links und rechts ist \(f'>0\) — der Graph steigt durchgehend.
- Hochpunkt:der Graph steigt vor \(x_0\) und fällt danach.
- Tiefpunkt:der Graph fällt vor \(x_0\) und steigt danach.
Sattelpunkt: Wendepunkt mit \(f'(x_S)=0\) — kein Extrempunkt
So weist man einen Sattelpunkt nach
Am Sattelpunkt wird \(f'\) null, wechselt aber das Vorzeichen nicht.
- VZW-Kriterium:\(+\) nach \(-\): Hochpunkt; \(-\) nach \(+\): Tiefpunkt; kein Wechsel: Sattelpunkt.
- f″-Kriterium:versagt hier immer, weil am Sattelpunkt \(f''(x_S)=0\) gilt.
- f‴-Kriterium:\(f'''(x_S)\neq 0\) bestätigt die Wendestelle.
Sattelpunkt-Nachweis: \(f'(x_S)=0,\ f''(x_S)=0,\ f'''(x_S)\neq 0\;\Rightarrow\;\) Sattelpunkt
Beispiel: \(f(x)=x^{3}-3x^{2}+3x-1\).
- Ableitungen:\(f'(x)=3x^{2}-6x+3\), \(f''(x)=6x-6\), \(f'''(x)=6\).
- Notwendig:\(3(x-1)^{2}=0\;\Rightarrow\;x_0=1\).
- Prüfen:\(f''(1)=0\) und \(f'''(1)=6\neq 0\) \(\Rightarrow\) Sattelpunkt.
- Kontrolle:\(f'(0{,}5)=f'(1{,}5)=0{,}75>0\) — kein Vorzeichenwechsel.
- Punkt:\(f(1)=0\), also \(S(1\,|\,0)\).
Drei Graphen, jeder mit \(f'(x_0)=0\). Vergleiche die Farben der Tangenten links und rechts der Stelle.
Vergleichsstation: waagerecht ist nicht gleich Extrempunkt
Alle drei Kurven haben bei \(x_0\) eine waagerechte Tangente. Vergrößere den Abstand \(h\) und beobachte die beiden Tangenten links und rechts davon: Ihre Farbe zeigt das Vorzeichen von \(f'\).
Bei h = 0 stehen alle drei Tangenten waagerecht — die notwendige Bedingung f′(x₀) = 0 ist überall erfüllt. Erst ein Blick auf die Umgebung trennt die drei Fälle. Mit den Pfeiltasten lässt sich h auch direkt in der Grafik ändern.
Halte fest: Nur in Fall 3 tragen beide Tangenten dieselbe Farbe. Kein Vorzeichenwechsel von \(f'\) heißt: Der Graph macht nur eine Pause — ein Sattelpunkt.
Allgemeine Hinweise
f″ = 0 ist kein Beweis
\(f''(x_0)=0\) heißt nur: Das f″-Kriterium entscheidet nicht. Auch \(x^{4}\) hat dort einen Tiefpunkt.
Kein Extrempunkt
Ein Sattelpunkt gehört nicht in die Liste der Extrempunkte. Er ist ein Wendepunkt mit Steigung null.
Quadrat erkennen
Lässt sich \(f'\) als \(a(x-x_0)^{2}\) schreiben, wechselt das Vorzeichen bei \(x_0\) nicht. Dann liegt ein Sattelpunkt vor.
Videos
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