Klasse 7 · 11. Schulstufe · Wendepunkte und Krümmungsverhalten

Krümmungsverhalten (konvex/konkav)

Das Vorzeichen von f'' verrät die Krümmung

📌 Das Wichtigste in einem Satz

So wie das Vorzeichen von f'(x0) die Monotonie verrät (steigend/fallend), verrät das Vorzeichen von f''(x0) die Krümmung: f''(x0)>0 bedeutet KONVEX (linksgekrümmt, wie eine nach oben geöffnete Schale ∪) — die Steigung selbst nimmt zu. f''(x0)<0 bedeutet KONKAV (rechtsgekrümmt, wie ein nach unten geöffneter Bogen ∩) — die Steigung selbst nimmt ab. Wichtig: es geht NICHT darum, ob f steigt oder fällt, sondern ob die STEIGUNG zu- oder abnimmt — das ist eine andere Frage als die aus Modul 4.
f''(x0)>0 ⟹ konvex (∪). f''(x0)<0 ⟹ konkav (∩).

Beispiel 1

Für f(x)=x³+4x²: ist f an der Stelle x0=1 konvex oder konkav?

f(x)=x³+4x², x0=1

  • Konvex, denn f''(x0)=6x0+8=6·1+8=14>0
  • Konkav, das Vorzeichen von f''(x0) falsch bestimmt
  • Das lässt sich ohne den Graphen nicht bestimmen

So kommst du darauf: f''(x)=6x+8. f''(1)=6+8=14>0, also konvex.

Beispiel 2

Warum ist die Frage "konvex oder konkav" eine ANDERE Frage als "steigend oder fallend"?

Warum ist Krümmung etwas anderes als Monotonie?

  • Monotonie fragt, ob f selbst steigt oder fällt (Vorzeichen von f'); Krümmung fragt, ob die STEIGUNG zu- oder abnimmt (Vorzeichen von f'') — zwei unabhängige Eigenschaften
  • Konvex und steigend bedeuten immer dasselbe
  • Krümmung hängt nur von f(x) ab, nicht von einer Ableitung

So kommst du darauf: Monotonie und Krümmung sind unabhängige Eigenschaften — eine Funktion kann z.B. steigend UND konkav zugleich sein.

🗣️ Prüfe dich selbst

„Weiß ich noch, warum sich Krümmung von Monotonie unterscheidet — beide werden über eine Ableitung bestimmt, aber über eine ANDERE?"

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