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Forum "Uni-Analysis" - Extremwerte dieser Funktion
Extremwerte dieser Funktion < Analysis < Hochschule < Mathe < Vorhilfe
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Extremwerte dieser Funktion: Frage (beantwortet)
Status: (Frage) beantwortet Status 
Datum: 14:03 Mi 09.11.2005
Autor: einphysikstudent

Ich habe diese Frage in keinem Forum auf anderen Internetseiten gestellt
Hi,
ich habe hier nur eine von vielen Aufgaben wo ich mal wieder keinen Rat weiß. Danke für die hilfe vom letzten mal an Mathepower.
Ich wäre euch echt dankbar wenn ihr mir einen Ansatz hierfür geben könntet:

Berechne die Extremwerte folgender Funktionen:

a) y = log [mm] \bruch{n - cos x}{n + cos x} [/mm]    für [mm] 0\le x\le2\pi [/mm] , [mm] n\in\IN [/mm]

b) y = sin [mm] (\bruch{\pi}{4}\wurzel{3x²-x³}) [/mm]  für [mm] -2\le x\le3 [/mm]

vielen Dank schon mal im vorraus, ich habe versucht das ding zu integrieren, habe es aber nicht hinbekommen. Vieleicht hat jemand eine bessere Idee wie man da rankommt? Über einen Ansatz würde ich mich sehr freuen.

        
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Extremwerte dieser Funktion: Differenzieren!
Status: (Antwort) fertig Status 
Datum: 14:14 Mi 09.11.2005
Autor: Roadrunner

Hallo physikstudent!


Meine bessere Idee lautet hier ganz einfach:

[aufgemerkt] Du musst hier differenzieren (ableiten), nicht integrieren ;-) !!


Schließlich suchen wir für die Extremwerte die Nullstellen der 1. Ableitung (notwendiges Kriterium).


Bei der ersten Aufgabe kannst Du Dir das Ableiten vereinfachen, wenn Du vorher ein MBLogarithmusgesetz anwendest:

[mm] $\log_b\left(\bruch{x}{y}\right) [/mm] \ = \ [mm] \log_b(x) [/mm] - [mm] \log_b(y)$ [/mm]


Gruß vom
Roadrunner


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Extremwerte dieser Funktion: erste Ableitung
Status: (Frage) beantwortet Status 
Datum: 21:22 Mi 09.11.2005
Autor: einphysikstudent

Hi,
vielen dank erstmal für den Ansatz an Roadrunner. Die Logarithmusgestze waren mir unbekannt, oder ich hatte sie vergessen. Ist schon ne weile her.
Ok ich denke dass ich die erste Abl. habe, kann mir jemand sagen ob das richtig ist was ich da raushabe?

y = log ( n - cos x ) - log ( n + cos x )

Ableitung log = [mm] \bruch{1}{xln10} [/mm]       dann ( u [mm] \* [/mm] v )

= [mm] \bruch{1}{xln10} [/mm] ( n - cos x ) + log sinx - [mm] \bruch{1}{xln10} [/mm] ( n + cos x )+ log ( - sin x )

= [mm] \bruch{(n-cosx)+(n+cosx)}{xln10} [/mm] = [mm] \bruch{2n}{xln10} [/mm]

Und wenn ich alles richtig gemacht haben sollte, müßte bei x = 0 das einzige Extrema liegen? Bitte korrigiert mich wenn ich auf dem holzweg bin.
Vielen Dank im Vorraus Gruß einphysikstudent

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Extremwerte dieser Funktion: Nicht richtig
Status: (Antwort) fertig Status 
Datum: 21:48 Mi 09.11.2005
Autor: MathePower

Hallo einphysikstudent,

[willkommenmr]

> Hi,
>  vielen dank erstmal für den Ansatz an Roadrunner. Die
> Logarithmusgestze waren mir unbekannt, oder ich hatte sie
> vergessen. Ist schon ne weile her.
>  Ok ich denke dass ich die erste Abl. habe, kann mir jemand
> sagen ob das richtig ist was ich da raushabe?
>
> y = log ( n - cos x ) - log ( n + cos x )
>  
> Ableitung log = [mm]\bruch{1}{xln10}[/mm]       dann ( u [mm]\*[/mm] v )
>  
> = [mm]\bruch{1}{xln10}[/mm] ( n - cos x ) + log sinx -
> [mm]\bruch{1}{xln10}[/mm] ( n + cos x )+ log ( - sin x )
>  
> = [mm]\bruch{(n-cosx)+(n+cosx)}{xln10}[/mm] = [mm]\bruch{2n}{xln10}[/mm]

Die Ableitung stimmt nicht.

Die Ableitung von [mm]\log \;f(x)[/mm] ist [mm]\frac{1} {{\ln \;10}}\;\frac{{f'(x)}}{{f(x)}}[/mm].


Gruß
MathePower

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Extremwerte dieser Funktion: erneuter Versuch
Status: (Frage) beantwortet Status 
Datum: 21:00 Do 10.11.2005
Autor: einphysikstudent

Hi,
danke für eure schnellen Hinweise schonmal. Ich hoffe ich habe es jetzt.

Also nach (u x v)'

[mm] \bruch{1}{(n-cos x) ln 10} [/mm] (n-cos x) + log sin x - [mm] \bruch{1}{(n+cos x) ln 10} [/mm] (n+cos x) + log (-sin x) =

[mm] \bruch{1(n+cos x)}{(n-cos x)ln10(n+cos x)} [/mm] - [mm] \bruch{1(n-cos x)}{(n+cos x)ln10(n-cos x)} [/mm] =

= [mm] \bruch{2 cos x}{(n²-cos²x)ln10} [/mm]

dann 2cos x nach x umstellen und ich habe die extremwerte (bei x = 0)

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Extremwerte dieser Funktion: Kettenregel!
Status: (Antwort) fertig Status 
Datum: 10:48 Fr 11.11.2005
Autor: Roadrunner

Hallo Physikstudent!


Bei dieser Ableitung ist die MBProduktregel überhaupt nicht erforderlich, sondern lediglich die MBKettenregel !!


Ich zeige Dir das mal am ersten Term [mm] $y_1 [/mm] \ = \ [mm] \lg[n-\cos(x)]$ [/mm]


Hier haben wir eine verkettete Funktion mit der äußeren Funktion [mm] $\lg[...]$ [/mm] sowie der inneren Funktion $[...] \ = \ [mm] n-\cos(x)$. [/mm]


Gemäß der MBKettenregel gilt ja: "äußere Ableitung × innere Ableitung" !


äußere Ableitung:   [mm] $\left\{ \ \lg[...] \ \right\}' [/mm] \ = \ [mm] \bruch{1}{[...] * \ln(10)}$ [/mm]

innere Ableitung:   $[...]' \ = \ [mm] \left[ \ n-\cos(x) \ \right]' [/mm] \ = \ 0 - [mm] [-\sin(x)] [/mm] \ = \ [mm] \sin(x)$ [/mm]


Zusammengesetzt ergibt das:

[mm] $y_1' [/mm] \ = \ [mm] \underbrace{\bruch{1}{[...] * \ln(10)}}_{"aussere \ Abl.} [/mm] \ [mm] \times [/mm] \ [mm] \underbrace{\sin(x)}_{innere \ Abl.} [/mm] \ = \ [mm] \bruch{1}{\left[n-\cos(x)\right] * \ln(10)}*\sin(x) [/mm] \ = \ [mm] \bruch{\sin(x)}{\left[n-\cos(x)\right] * \ln(10)}$ [/mm]


Nun klar(er) ??

Wie lautet dann die Ableitung des anderen Terms sowie die Gesamtableitung?


Gruß vom
Roadrunner


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Extremwerte dieser Funktion: Kettenregel
Status: (Frage) beantwortet Status 
Datum: 18:23 Fr 11.11.2005
Autor: einphysikstudent

Hi,
vielen Dank für die Hilfe an Roadrunner.
Jetzt ist die Aufgabe gleich viel leichter. Ich habe nur leider die Ableitung für log noch nicht gefunden, irgendwo in meinem Bronstein werde ich sie aber noch aufspüren.

für log(n-cosx)' wie angegeben

für log(n+cosx)' = [mm] \bruch{1}{(n+cosx)ln10}+(-sinx) [/mm]

dann: y = [mm] \bruch{sin x}{(n-cos x)ln10} [/mm] - [mm] \bruch{-sin x}{(n+cos x)ln10} [/mm]

dann linke Seite mit (n+cosx) und rechte Seite mit (n-cosx) erweitern

y = [mm] \bruch{sin x(n+cos x) + sin x(n-cos x)}{(n-cos x)ln10(n+cos x)} [/mm]

y = [mm] \bruch{2nsin x}{(n²-cos²x)ln10} [/mm]

so, Extremwerte sind jetzt sinx = 0 und n = 0

n paar Fragen habe ich noch, wie schreibt man das cos²x unter der Klammer korrekt? Müßte es nicht cos²x² heißen? Wie heißen die Regeln dazu? Ich weiß nämlich nich mal wo man nachschlagen muß.

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Extremwerte dieser Funktion: Mehr Extremstellen
Status: (Antwort) fertig Status 
Datum: 18:38 Fr 11.11.2005
Autor: Roadrunner

Hallo Physikstudent!


> y = [mm]\bruch{2nsin x}{(n²-cos²x)ln10}[/mm]Eingabefehler: "\left" und "\right" müssen immer paarweise auftreten, es wurde aber ein Teil ohne Entsprechung gefunden (siehe rote Markierung)



[daumenhoch] Richtig!


> so, Extremwerte sind jetzt sinx = 0 und n = 0

[notok] Zum einen kann $n_$ nicht Null werden, da $n \ \in \ \IN$ und $0 \ \not\in \ \IN$ !

Zum anderen sollst Du ja alle Extremstellen im Intervall $0 \ \le \ x \ \le \ 2\pi$ ermitteln. Und in diesem Intervall gibt es außer $x_1 \ =  \ 0$ noch zwei weitere Nullstellen von $\sin(x)$ .


  

> n paar Fragen habe ich noch, wie schreibt man das cos²x
> unter der Klammer korrekt?

[ok] So ist es richtig. Das ist eine Kurzform für:  $\cos^2(x) \ = \ \left[\cos(x)]^2$


> Müßte es nicht cos²x² heißen?

[notok] Nein, denn das Quadrat bezieht sich ja bereits auf den Cosinus-Wert des Argumentes $x_$ (siehe oben).


Gruß vom
Roadrunner


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Extremwerte dieser Funktion: Welche Regel
Status: (Frage) beantwortet Status 
Datum: 18:31 Fr 11.11.2005
Autor: einphysikstudent

Hi,
ich habe noch eine Frage zu Aufgabe b.
Wie gehe ich gegen die vor? Bei Aufgabe a konnte ich durch die Logarithmusgesetzte das ganze etwas entzerren. Gibt es hier einen ähnlichen Trick oder muß ich einfach von Anfang an die Kettenregel anwenden?
Gruß einphysikstudent

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Extremwerte dieser Funktion: Nur Kettenregel!
Status: (Antwort) fertig Status 
Datum: 18:42 Fr 11.11.2005
Autor: Roadrunner

Hallo Physikstudent!


Hier bleibt Dir wohl nicht anderes übrig, als ausschließlich mit der MBKettenregel vorzugehen.

Es gibt also keine sinnvolle "Trick-Umformung" im voraus (jedenfalls keine, Dir mir einfällt ;-) ...).


Gruß vom
Roadrunner


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Extremwerte dieser Funktion: Antwort
Status: (Antwort) fertig Status 
Datum: 18:56 Fr 11.11.2005
Autor: superkermit

Hallo!
Du könntest höchstens -x² unter der wurzel ausklammern,dann würde dort [mm] sin(\bruch{\pi}{4}*\wurzel{-x²*(-3+x)}) [/mm] stehen!weiß nicht ob das was bringt!

Die erste ableitung lautet nach meinen berechnungen:

[mm] \bruch{cos(\bruch{\pi}{4}* \wurzel{3x²-x³})*\pi*(6x-3x²)}{8*\wurzel{3x²-x³}} [/mm]

vielleicht hilft dir das ja?
gruß superkermit

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Extremwerte dieser Funktion: Danke
Status: (Mitteilung) Reaktion unnötig Status 
Datum: 11:04 Sa 12.11.2005
Autor: einphysikstudent

HI,
ich wollt mich nur noch mal bedanken und sagen, dass ich es klasse finde das es sowas hier gibt. Außerdem möchte ich hier auch anderen helfen, mindestens so lange wie ich das forum hier nutzen werde. Danke, dass euch gibt.
gruß einphysikstudent

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