Eine Funktion vierten Grades hat automatisch vier Nullstellen, da hat Drohhyn recht. Sie können identisch mit anderen sein und / oder komplex, jedenfalls sind es vier.
1. Polynome kann man als Produkt von ( Variable - Nullstelle ) schreiben, beim vierten Grades wäre das...
f(x) = ( x - x (null,1) ) * ( x - (null,2) ) * ( x - x (null,3) ) * ( x - (null,4) )
Eine Nullstelle ist gegeben, bei x=6. Damit ist einer der Faktoren ( x - 6 ).
2. Terrassenpunkte sind Sattelpunkte, dort ist der Anstieg 0 und der Anstieg des Anstiegs ebenfalls. Unser Terrassenpunkt ist zufällig sogar noch ein Nullpunkt.
f(x) = ax^4 + bx^3 + cx^2 + dx + e allgemeine Formel
f'(x) = 4ax^3 + 3bx^2 + 2cx + d
f''(x) = 12ax^2 + 6bx + 2c
0 = ax^4 + bx^3 + cx^2 + dx + e
Aus Nullpunkt (0,0) folgt, dass x 0 ist, damit gilt 0 = e.
0 = 4ax^3 + 3bx^2 + 2cx + d
Aus Optimum (0,0) folgt, dass x 0 ist, damit gilt 0 = d.
0 = 12ax^2 + 6bx + 2c
Aus Wendepunkt (0,0) folgt, dass x 0 ist, damit gilt 0 = 2c = c.
Die Funktion schrumpft damit zusammen zu...
f(x) = ax^4 + bx^3
Weitere Nullstellen erhält man durch Umformen und Null-Setzen...
0 = x^3 * ( ax + b )
Also liegen drei Nulllstellen übereinander bei x = 0. Es bleibt noch eine Nullstelle, von der wir aber wissen, dass sie 6 ist (siehe 1. ).
ax + b = 0
6a + b = 0
b = - 6a
f(x) = ax^4 - 6ax^3
3. Zum Glück gibt es zwischen x = 0 und x = 6 keine weitere Nullstellen, also sind Fläche und Betrag (!) des Integrals identisch. Man muss sich nicht die Mühe machen, in Teilflächen zu unterteilen, die abwechselnd über- und unterhalb der x-Achse liegen.
| F(x) | = | 0.2ax^5 - 1.5ax^4 | Betrag des Integrals
| F(x) | = 19.2 im Intervall [ 0 , 6 ]
Schranken einsetzen...
| 0.2 * a * 7776 - 1.5 * a * 1296 - 0 | = 19.2
| 1555.2a - 1944a | = 19.2
| - 388.8a | = 19.2
| a | = 19.2 / 388.8
| a | = 192 / 3888
| a | = 3 * 2 * 2 * 2 * 2 * 2 * 2 / ( 2 * 2 * 2 * 2 * 3 * 3 * 3 *3 ) Primfaktorzerlegung zum Kürzen
| a | = 4 / 81
a ist entweder 4/81 oder -4/81, beides führt zum gewünschen Flächeninhalt.
f(x) = ax^4 - 6ax^3
f1(x) = 4x^4 / 81 - 8x^3 / 27 Variante mit a = 4/81, Graph unterhalb der x-Achse
f2(x) = - 4x^4 / 81 + 8x^3 / 27 mit a = - 4/81, Graph oberhalb