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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href="#fb3_img_img_3360ecc8-c72b-5561-b0d7-9751263d92f0.png" alt="x 0 element-of upper D left-parenthesis f right-parenthesis"/> der Definitionsmenge einer differenzierbaren Funktion f, der weder eine Minimalstelle noch eine Maximalstelle von f ist, heißt Sattelpunkt von f.

      Sattelpunkte sind Spezialfälle von Wendepunkten, die gleichzeitig kritische Punkte sind. An Wendepunkten ändert sich das Krümmungsverhalten des Graphen von einer Linkskurve in eine Rechtskurve oder umgekehrt.

      

Ist x 0 element-of upper D left-parenthesis f right-parenthesis ein Punkt der Definitionsmenge einer zweimal stetig differenzierbaren Funktion f mit f double-prime left-parenthesis x 0 right-parenthesis equals 0 und hat die zweite Ableitung links von x 0 ein anderes Vorzeichen als rechts von x 0, das heißt, gilt entweder

f double-prime left-parenthesis x right-parenthesis less-than 0 f modifying above u with double dot r x less-than x 0 und f double-prime left-parenthesis x right-parenthesis greater-than 0 f modifying above u with double dot r x greater-than x 0

      oder

f double-prime left-parenthesis x right-parenthesis greater-than 0 f modifying above u with double dot r x less-than x 0 und f double-prime left-parenthesis x right-parenthesis less-than 0 f modifying above u with double dot r x greater-than x 0 comma

      dann heißt x 0 Wendepunkt von f. Dabei werden nur x in einer kleinen Umgebung von x 0 betrachtet.

      Ärgerlicherweise reicht für einen Sattelpunkt die Bedingung f double-prime left-parenthesis x 0 right-parenthesis equals 0 nicht aus – es könnte sich immer noch um eine Extremstelle handeln. Um das zu klären, müssen Sie die Funktion f weiter untersuchen.

       Ist f genügend oft stetig differenzierbar und verschwinden die ersten n Ableitungen f prime left-parenthesis x 0 right-parenthesis equals f double-prime left-parenthesis x 0 right-parenthesis equals midline-horizontal-ellipsis equals f Superscript left-parenthesis n right-parenthesis Baseline left-parenthesis x 0 right-parenthesis equals 0 comma aber die n plus 1-te Ableitung f Superscript left-parenthesis n plus 1 right-parenthesis Baseline left-parenthesis x 0 right-parenthesis not-equals 0 nicht, dann besitzt f an der Stelle x 0 einen Sattelpunkt, falls n eine gerade Zahl ist. Ist n eine ungerade Zahl, also n plus 1 gerade, dann hat f an der Stelle x 0 ein Extremum und das Vorzeichen von f Superscript left-parenthesis n plus 1 right-parenthesis Baseline left-parenthesis x 0 right-parenthesis gibt an, ob es sich um ein Maximum (f Superscript left-parenthesis n plus 1 right-parenthesis Baseline left-parenthesis x 0 right-parenthesis less-than 0) oder ein Minimum (f Superscript left-parenthesis n plus 1 right-parenthesis Baseline left-parenthesis x 0 right-parenthesis greater-than 0) handelt.

      Dabei ist in diesem Zusammenhang die Funktion f genügend oft stetig differenzierbar, wenn sie mindestens n plus 1-mal stetig differenzierbar ist.

      Integration

      Neben der Differentialrechnung ist die Integralrechnung der zweite große und sehr wichtige Themenbereich in der Analysis. In einer Hinsicht ist die Integralrechnung die Umkehrung der Differentialrechnung: Für eine gegebene Funktion f left-parenthesis x right-parenthesis suchen Sie dabei eine Funktion upper F left-parenthesis x right-parenthesis, eine sogenannte Stammfunktion, die als Ableitung die Funktion f besitzt. Diese Form der Integration wird auch unbestimmte Integration genannt.

Sind upper F colon double-struck upper R right-arrow double-struck upper R und f colon double-struck upper R right-arrow double-struck upper R auf dem Intervall left-bracket a comma b right-bracket definierte Funktionen, so heißt upper F eine Stammfunktion zu f, wenn für alle x element-of left-bracket a comma b right-bracket

upper F prime left-parenthesis x right-parenthesis equals f left-parenthesis x right-parenthesis

      gilt.

      Wahrscheinlich ist allerdings die andere Sichtweise der Integralrechnung die, die Sie zuerst kennengelernt

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