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Differenzierbarkeit einer Funktion bestimmen und Ableitung ?

Frage: Differenzierbarkeit einer Funktion bestimmen und Ableitung ?
(12 Antworten)


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Aufgabenstellung:
Die Funktion g:R->R sei definiert durch

g(x) ={x^2cos(1/x) falls x ungl.
0; 0 falls x = 0}

Zeigen Sie, dass g in jedem Punkt x€R differenzierbar ist und bestimmen Sie die Ableitung.
_________________

Ich habe im Buch eine Definition gefunden die besagt, dass eine Funktion f(x) in einem Punkt a einen endlichen Grenzwert besitzen muss, damit sie im Punkt a diffbar ist.

Ich habe mir zuerst cos(1/x) angeschaut denn wenn diese im Punkt x=0 einen endlichen Grenzwert besitzt so ist sie diffbar wenn nicht ist die Funktion nicht diffbar und die Aufgabe hätte sich erledigt oder nicht?

Wegen der Symmetrie Eigenschaft nähert sie sich für einen x-Wert zwar von beiden Seiten identisch doch wegen der Periodität springt die Funktion "hin und her" also besitzt sie keinen endlichen Grenzwert.
Dass sind aber meine Überlergungen wie ich, dass mathematisch am besten auf Blatt bekomme weiss ich nicht.


Jedoch steht da, dass ich zeigen soll das x€R in jedem Punkt differenzierbar ist, also muss meine Überlegung falsch sein.
Wie gehe ich da vor?
Frage von psychopate (ehem. Mitglied) | am 01.02.2011 - 13:57


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Antwort von psychopate (ehem. Mitglied) | 01.02.2011 - 14:03
Anhang:


ist g`(x)= 2x*cos(1/x)+sin(1/x)*1/x^2 richtig?

Beid der Kettenregel von cos(1/x) bin ich mir nicht sicher:
-sin(1/x)* (-1/x^2)?


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Antwort von Double-T | 01.02.2011 - 14:35
Zitat:
wenn nicht ist die Funktion nicht diffbar und die Aufgabe hätte sich erledigt oder nicht?

So einseitig darf das nciht betrachtet werden, denn im Punkt x=0 gilt für deine Funktion beispielsweise:
g(0) = 0 (per Definition)
linksseitig davon: g(0-) = 0 , denn 0²*cos(1/0) = 0 weil es sich um die Multiplikation von 0 mit einem endlichen Wert handelt.
rechtsseitig passiert das gleiche.
Das Ganze ist erstmal der Stetigkeitsnachweis! Aber das schien dir nicht ganz klar zu sein.

Du schreibst es implizit in
Zitat:
Ich habe im Buch eine Definition gefunden die besagt, dass eine Funktion f(x) in einem Punkt a einen endlichen Grenzwert besitzen muss, damit sie im Punkt a diffbar ist.
. Denn eine Bedingung für Differenzierbarkeit ist die Stetigkeit.

Um Differenzierbar zu sein, müssen sich nun noch die 1.Ableitungen von links und von rechts den gleichen Grenzwert haben.

Zitat:
Bei der Kettenregel von cos(1/x) bin ich mir nicht sicher:
-sin(1/x)* (-1/x^2)?

korrekt.
Prüfst du nun
Zitat:
ist g`(x)= 2x*cos(1/x)+sin(1/x)*1/x^2 richtig?
, wirst du sehen, dass dir ein Faktor von (x²) verloren gegangen ist.


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Antwort von psychopate (ehem. Mitglied) | 01.02.2011 - 15:16
u=x^2; u`= 2x; v=cos(1/x); v`= -sin(1/x)*(-1/x^2)

dann ist g`(x)= 2x*cos(1/x)+x^2*(-sin1/x)*(-1/x^2)= 2x*cos(1/x)+sin(1/x)

jepp mir ist ein fehler unterlaufen aber die ableitung oben müsste so jetzt stimmen.

Und die Aufgabe müsste jetzt auch gelöst sein oder? Der einzige Punkt von Interesse wahr ja x=0? müsste die Ableitung jetzt auch auf stetigkeit überprüft werden?

selbst wenn nicht, ist die Ableitung stetig? der Ausdruck 2x*cos(1/x) müsste stetig sein aber ich habe, wenn ich mich richtig erinner gelesen gehabt, dass sin(1/x) nicht stetig ist.

 
Antwort von GAST | 01.02.2011 - 15:35
"Der einzige Punkt von Interesse wahr ja x=0?"

und genau deshalb hast du nur nachgewiesen, dass g auf R ohne {0} diffbar ist (folgt einfach aus produkt und kettenregel), x=0 betrachtest du nochmal seperat.

"müsste die Ableitung jetzt auch auf stetigkeit überprüft werden?"
nein.
um stetigkeit von g` auf R ohne {0} brauchst du dich sowieso nicht zu kümmern, weil die funktion dort offensichtlich C^unendlich ist.


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Antwort von psychopate (ehem. Mitglied) | 02.02.2011 - 02:02
X=0 hat den Grenzwert 0 reicht das als Betrachtung? Ich mein die haben das ja so definiert

 
Antwort von GAST | 02.02.2011 - 12:22
x=0 hat überhaupt keinen grenzwert, weil das eine zahl ist.

du meinst g(0)=0.
und das ist auch sinnvoll, den sonst wäre g nichtmal stetig.
so ist g aber in der tat sogar diffbar - das ist aber nachzuweisen durch explizites auswerten des differenzialquotienten.


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Antwort von psychopate (ehem. Mitglied) | 02.02.2011 - 18:29
Wenn du über das Ausweten des Differenzialquotienten spricht, meinst du dann den Punkt x=0 in die erste Ableitung nehme ich an.

g`(x)= 2x*cos(1/x) + sin(1/x)

also durch die Multiplikation mit 0 wird der Teil "2x*cos(1/x)"=0 aber für
sin(1/x) darf ich ja keine 0 einsetzen
was nu?

 
Antwort von GAST | 02.02.2011 - 18:31
du willst doch nicht die stetigkeit von f` bei x=0 untersuchen, sondern die diffbarkeit.
schau dir also den differenzenquotient an. was ist der grenzwert von diesem?


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Antwort von psychopate (ehem. Mitglied) | 02.02.2011 - 18:33
müsste der Grenzwert nicht 0 sein?

soll ich den Grenzwert 0 jetzt untersuchen?

 
Antwort von GAST | 02.02.2011 - 18:39
du sollst den grenzwert des differenzenquotienten für h-->0 berechnen, falls existent.


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Antwort von psychopate (ehem. Mitglied) | 02.02.2011 - 18:45
für g`(x) lim x->0; x<0 ungl. g`(x) lim x->0; x>0

--> Kein Grenzwert--> nicht differenzierbar an der Stelle 0

?

 
Antwort von GAST | 02.02.2011 - 18:50
wie ich dir schon sagte, sollst du nicht den grenzwert von g` untersuchen.
(außerdem wäre das auch falsch, weil die jeweiligen grenzwerte überhaupt nicht existieren)

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