Mathematik für Ingenieure II für Dummies. J. Michael Fried

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Mathematik für Ingenieure II für Dummies - J. Michael Fried

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stetig auf der Menge upper M subset-of-or-equal-to upper D left-parenthesis f right-parenthesis, falls f an jeder Stelle x 0 element-of upper M stetig ist.

      Differenzierbarkeit und Kurvendiskussion

      Die Frage nach dem Änderungsverhalten einer Funktion f colon upper I right-arrow double-struck upper R führt über eine weitere Grenzwertbetrachtung zum Begriff der Differenzierbarkeit. Ist f colon upper I right-arrow double-struck upper R eine auf einem Intervall upper I subset-of-or-equal-to double-struck upper R definierte Funktion, dann nennt man den Quotienten

StartFraction f left-parenthesis x right-parenthesis minus f left-parenthesis x 0 right-parenthesis Over x minus x 0 EndFraction

      den Differenzenquotienten von f an der Stelle x 0 element-of upper I. Er beschreibt die Änderung der Funktionswerte in Abhängigkeit von der Änderung der Argumente und entspricht anschaulich der Steigung einer Geraden durch die beiden Punkte left-parenthesis x comma f left-parenthesis x right-parenthesis right-parenthesis und left-parenthesis x 0 comma f left-parenthesis x 0 right-parenthesis right-parenthesis. Der Grenzwert des Differenzenquotienten für x right-arrow x 0 entspricht dann der Tangentensteigung an die Funktion f im Punkt x 0, das heißt: der Ableitung.

      

Die Funktion f heißt an der Stelle x 0 differenzierbar, falls für x gegen x 0 der Grenzwert des Differenzenquotienten

limit Underscript x right-arrow x 0 Endscripts StartFraction f left-parenthesis x right-parenthesis minus f left-parenthesis x 0 right-parenthesis Over x minus x 0 EndFraction equals limit Underscript h right-arrow 0 Endscripts StartFraction f left-parenthesis x 0 plus h right-parenthesis minus f left-parenthesis x 0 right-parenthesis Over h EndFraction

      eigentlich existiert, das heißt nicht plus-or-minus infinity ist.

      In diesem Fall wird der Grenzwert mit f prime left-parenthesis x 0 right-parenthesis bezeichnet und heißt die Ableitung der Funktion f an der Stelle x 0.

      Eine häufig verwendete Schreibweise für f prime left-parenthesis x 0 right-parenthesis ist der Differentialquotient:

StartFraction d f Over d x EndFraction left-parenthesis x 0 right-parenthesis colon equals StartFraction d Over d x EndFraction f left-parenthesis x 0 right-parenthesis colon equals f prime left-parenthesis x 0 right-parenthesis period

      

Eine Funktion f heißt auf upper I differenzierbar, falls f an jeder Stelle x element-of upper I differenzierbar ist. Die Funktion f prime colon upper I right-arrow double-struck upper R mit

f prime left-parenthesis x right-parenthesis colon equals limit Underscript h right-arrow 0 Endscripts StartFraction f left-parenthesis x plus h right-parenthesis minus f left-parenthesis x right-parenthesis Over h EndFraction

      heißt Ableitung der Funktion f.

durch die beiden Punkte
und

      Der Differenzenquotient StartFraction f left-parenthesis x 0 plus h right-parenthesis minus f left-parenthesis x 0 right-parenthesis Over h EndFraction entspricht gerade der Steigung der Geraden

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