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Forum "Rationale Funktionen" - Graph gebr. rational. Funktion
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Graph gebr. rational. Funktion: Korrektur
Status: (Frage) beantwortet Status 
Datum: 15:14 Mi 11.01.2012
Autor: lim

Aufgabe
Ermitteln Sie anhand folgender Funktion die Nullstellen, Definitionsbereiche, Verhalten im Unendlichen, sowie das Monotonieverhalten. Zeichnen Sie den Graph.
$ [mm] f(x)=\frac{x^3+x-1}{x^2} [/mm]

Ableitung:


Zuerst habe ich versucht die Nullstellen des Zählers und Nenners zu berechnen.
Um die Nullstellen des Zählers zu berechnen habe ich die Mitternachtsformel verwendet.
[mm] x1,2=\frac{-1+-\wurzel{5}}{2} [/mm]
x1=0,62
x2=-1,62 (beides gerundet)

$ [mm] \lim_{x\to\pm\infty}f(x)=\pm\infty [/mm] $

Polynomdivision:
[mm] (x^3+x-1).x^2=x+\frac{x-1}{x^2} [/mm]

Ableitung:

$ [mm] f(x)=\frac{x^3+x-1}{x^2} [/mm]
[mm] u(x)=x^3+x-1;u'(x)=3x^2+1 [/mm]
[mm] v(x)=x^2;v'(x)=2x [/mm]

[mm] f'(x)=\bruch{(3x^2+1)x^2-(x^3+x-1)2x}{(x^2)^2}=\bruch{3x^4+x^2-2x^4-2x^2+2x}{(x^4)}=\bruch{x^4-x^2+2x}{x^4}=\bruch{x(x^3-x+2}{x(x^3)}=\bruch{x^3-x+2}{x^3} [/mm]

[mm] x^3-x+2=0 [/mm]
x1=2
x2=-1

)$ [mm] -\infty [/mm] $;-1) :streng monoton fallend
(2;$ [mm] +\infty [/mm] $(  :streng monoton steigend


Ich habe diese Frage in keinem Forum auf anderen Internetseiten gestellt.

        
Bezug
Graph gebr. rational. Funktion: Korrekturen
Status: (Antwort) fertig Status 
Datum: 15:26 Mi 11.01.2012
Autor: Roadrunner

Hallo lim!


> Um die Nullstellen des Zählers zu berechnen habe ich die
> Mitternachtsformel verwendet.

[eek] Wie das? Die Mitternachtsformel ist nur anwendbar für quadratische Gleichungen - und nicht für Gleichungen mit [mm] $x^3$ [/mm] .

Du wirst hier wohl oder übel ein Näherungsverfahren anwenden müssen, da es keine ganzrationale Lösung gibt.


>  [mm]x1,2=\frac{-1+-\wurzel{5}}{2}[/mm]
>  x1=0,62
>  x2=-1,62 (beides gerundet)

[notok] siehe oben!

  

> [mm]\lim_{x\to\pm\infty}f(x)=\pm\infty[/mm]

[ok]

  

> Polynomdivision:
> [mm](x^3+x-1).x^2=x+\frac{x-1}{x^2}[/mm]

[ok]


> Ableitung:
>  
> [mm]f(x)=\frac{x^3+x-1}{x^2}[/mm]
> [mm]u(x)=x^3+x-1;u'(x)=3x^2+1[/mm]
> [mm]v(x)=x^2;v'(x)=2x[/mm]

[ok]

  

> [mm]f'(x)=\bruch{(3x^2+1)x^2-(x^3+x-1)2x}{(x^2)^2}=\bruch{3x^4+x^2-2x^4-2x^2+2x}{(x^4)}=\bruch{x^4-x^2+2x}{x^4}=\bruch{x(x^3-x+2}{x(x^3)}=\bruch{x^3-x+2}{x^3}[/mm]

[ok]

  

> [mm]x^3-x+2=0[/mm]
> x1=2
> x2=-1

[notok] siehe oben!

  

> )[mm] -\infty [/mm];-1) :streng monoton fallend
> (2;[mm] +\infty [/mm](  :streng monoton steigend

[notok] Folgefehler aus vermeintlichen Extremstellen.
Und: was wäre mit dem Zwischenintervall?


Gruß vom
Roadrunner

Bezug
                
Bezug
Graph gebr. rational. Funktion: Frage (reagiert)
Status: (Frage) reagiert/warte auf Reaktion Status 
Datum: 15:36 Mi 11.01.2012
Autor: lim

Danke zunächst für die wirklich hilfreiche Antwort! :-)



> [eek] Wie das? Die Mitternachtsformel ist nur anwendbar
> für quadratische Gleichungen - und nicht für Gleichungen
> mit [mm]x^3[/mm] .
>  
> Du wirst hier wohl oder übel ein Näherungsverfahren
> anwenden müssen, da es keine ganzrationale Lösung gibt.

Ich habe mir den Graphen über MatheGrafix zeichnen lassen und es sieht so aus, also ob die Nullstelle etwa bei 0,7 läge.
Kannst du mir bitte zeigen, wie ich das mit dem "Näherungsverfahren" lösen kann.

Bezug
                        
Bezug
Graph gebr. rational. Funktion: Näherungsverfahren
Status: (Mitteilung) Reaktion unnötig Status 
Datum: 15:41 Mi 11.01.2012
Autor: Roadrunner

Hallo lim!


> Ich habe mir den Graphen über MatheGrafix zeichnen lassen
> und es sieht so aus, also ob die Nullstelle etwa bei 0,7 läge.

[ok]


>  Kannst du mir bitte zeigen, wie ich das mit dem
> "Näherungsverfahren" lösen kann.

Welche Verfahren kennst Du? Es gibt z.B. das MBNewton-Verfahren oder MBRegula falsi.


Gruß vom
Roadrunner

Bezug
                                
Bezug
Graph gebr. rational. Funktion: Frage (beantwortet)
Status: (Frage) beantwortet Status 
Datum: 16:05 Mi 11.01.2012
Autor: lim


> >  Kannst du mir bitte zeigen, wie ich das mit dem

> > "Näherungsverfahren" lösen kann.
>
> Welche Verfahren kennst Du? Es gibt z.B. das
> MBNewton-Verfahren oder MBRegula falsi.

Vielen Dank für die schnelle Antwort!

Vom Newton-Verfahren habe ich schon einmal gehört. ;-)
Wie das aber funktioniert habe ich noch nicht verstanden.
Könntest du mir bitte zeigen, wie ich das anwenden kann an diesem Beispiel?


Bezug
                                        
Bezug
Graph gebr. rational. Funktion: Antwort
Status: (Antwort) fertig Status 
Datum: 16:19 Mi 11.01.2012
Autor: MathePower

Hallo lim,

>  
> > >  Kannst du mir bitte zeigen, wie ich das mit dem

> > > "Näherungsverfahren" lösen kann.
> >
> > Welche Verfahren kennst Du? Es gibt z.B. das
> > MBNewton-Verfahren oder MBRegula falsi.
>  
> Vielen Dank für die schnelle Antwort!
>  
> Vom Newton-Verfahren habe ich schon einmal gehört. ;-)
>  Wie das aber funktioniert habe ich noch nicht verstanden.
>  Könntest du mir bitte zeigen, wie ich das anwenden kann
> an diesem Beispiel?
>  


Die Vorschrift zur Berechnung einer
Nullstelle der Funktion f(x) lautet:

[mm]x_{n+1}=x_{n}-\bruch{f\left(x_{n}\right)}{f'\left(x_{n}\right)}, \ n \in \IN_{0}[/mm]

mit [mm]x_{0}[/mm] ein festgelegter Startwert.


Gruss
MathePower

Bezug
                                                
Bezug
Graph gebr. rational. Funktion: Mitteilung
Status: (Mitteilung) Reaktion unnötig Status 
Datum: 20:00 Fr 13.01.2012
Autor: lim

Also uns hat es in der Schule gereicht die Nullstele aus dem Graphen, welchen ich über MatheGrafix erstellen habe lassen abzulesen. Und auf Basis dessen weitere Berechnung durchzuführen.
An dieser Stelle nochmals ein großes Dankeschön an euch!!!

Bezug
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