Betrachten Sie die Funktion: $$f(x)=x^{3}-ax \qquad a\in\mathbb{R}$$
  1. Bestimmen Sie die stationären Punkte.
  2. Bestimmen Sie grafisch die Art der stationären Punkte.
  3. Bestimmen Sie analytisch die Art der stationären Punkte.
Hinweis Machen Sie eine Fallunterscheidung für unterschiedliche Werte von $a$.

a. $$f´(x) = 3x^{2} - a \buildrel \rm !\over = 0$$ $$x^{2} = + {a\over 3}$$ Fallunterscheidung \begin{eqnarray*} a < 0 &:& \hbox{keine (reelle) Lösung}\\ a=0 &:& x= 0\hfill\\ a>0 &:& x= \pm \sqrt{{a\over 3}}\end{eqnarray*}


Verlauf der Funktion für unterschiedliche Werte von a

b. Wie die Aufgabe und die zugehörige Abbildung zeigt, kann eine Funktion keinen, einen oder mehrere stationäre Punkte besitzen. Bei der vorliegenden Funktion gibt es für $a<0$ keinen stationären Punkt. Für $a= 0$ ist der stationäre Punkt ein Wendepunkt. Für $a>0$ ist der stationäre Punkt für negatives $x = - \sqrt{{a\over 3}}$ ein Maximum und für $x = + \sqrt{{a\over 3}}$ ein Minimum. c. Ob ein stationärer Punkt Maximum oder Minimum ist, wird mit Hilfe der zweiten Ableitung bestimmt. Ist ${d^{2}f \over dx^{2}} < 0$, so handelt es sich um ein Maximum; ist ${d^{2}f \over dx^{2}} > 0$, so handelt es sich um ein Minimum. Ist ${d^{2}f \over dx^{2}} = 0$, so handelt es sich um einen Wendepunkt. Somit legt dieses Ergebnis die Vermutung nahe, dass ein Punkt, an dem $f'=0$ und $f''=0$ gilt, ein Wendepunkt ist. Die nächste Aufgabe zeigt, dass die Verhältnisse so einfach nicht sind.