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Forum "Exp- und Log-Funktionen" - Nullstellenbestimmung-Kurve
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Nullstellenbestimmung-Kurve: Aufgabe
Status: (Frage) beantwortet Status 
Datum: 21:12 Sa 17.02.2007
Autor: Guli

Aufgabe
Es ist eine Kurvendiskussion durchzuführen:
Ich habe ein problem mit den Formel, ich schaffe es nicht es richtig hier einzutippen. (ich versuche es in Worte zu fassen)
f(x)= 1 gebrochen durch: die Wurzel aus 2mal pi (neben dem bruch) e hoch minus einhalb mal x hoch 2

Ich soll eine Kurvendiskussion durchführen. Ich habe keine Probleme mit funktionen wie [mm] f(x)=x^2*e^x [/mm]

Aber bei dieser Aufgabenstellung habe ich nicht mal eine Ahnung, wie ich die Nullstellen ausrechne ???
ich bin völlig verzweifelt


Vielen Dank im Vorhinein

        
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Nullstellenbestimmung-Kurve: Antwort
Status: (Antwort) fertig Status 
Datum: 21:18 Sa 17.02.2007
Autor: schachuzipus


> Es ist eine Kurvendiskussion durchzuführen:
>  Ich habe ein problem mit den Formel, ich schaffe es nicht
> es richtig hier einzutippen. (ich versuche es in Worte zu
> fassen)
>  f(x)= 1 gebrochen durch: die Wurzel aus 2mal pi (neben dem
> bruch) e hoch minus einhalb mal x hoch 2
>  Ich soll eine Kurvendiskussion durchführen. Ich habe keine
> Probleme mit funktionen wie [mm]f(x)=x^2*e^x[/mm]
>  
> Aber bei dieser Aufgabenstellung habe ich nicht mal eine
> Ahnung, wie ich die Nullstellen ausrechne ???
>  ich bin völlig verzweifelt
>  
>
> Vielen Dank im Vorhinein


Hallo,

nur zur Sicherheit: Meinst du [mm] f(x)=\bruch{1}{\wurzel{2\pi}}\cdot e^{-\bruch{1}{2}x^2} [/mm] ?



PS:Wenn du auf die Formel klickst, bekommst du die Darstellung angezeigt.

Gruß

schachuzipus

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Nullstellenbestimmung-Kurve: Rückfrage
Status: (Frage) beantwortet Status 
Datum: 10:33 So 18.02.2007
Autor: Guli

Aufgabe
Ja genau, diese Funktion meine ich.
Um die Nullstellen zu berechnen, muss ich doch die funktion Null setzen, aber wie ich weiter machen muss weiß ich nicht. bzw wie ich das ausrechnen muss; vielleicht mit Substitution?

Ja genau, diese Funktion meine ich.
Um die Nullstellen zu berechnen, muss ich doch die funktion Null setzen, aber wie ich weiter machen muss weiß ich nicht. bzw wie ich das ausrechnen muss; vielleicht mit Substitution?

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Nullstellenbestimmung-Kurve: Antwort
Status: (Antwort) fertig Status 
Datum: 10:38 So 18.02.2007
Autor: Stefan-auchLotti

[mm] $\bffamily \text{Hi.}$ [/mm]

> Ja genau, diese Funktion meine ich.
>  Um die Nullstellen zu berechnen, muss ich doch die
> funktion Null setzen, aber wie ich weiter machen muss weiß
> ich nicht. bzw wie ich das ausrechnen muss; vielleicht mit
> Substitution?

[mm] $\bffamily \text{Nein, du machst dir es hier zu schwer.}$ [/mm]

[mm] $\bffamily \text{Ein Produkt ist gleich 0, wenn einer seiner Faktoren gleich 0 ist.}$ [/mm]

[mm] $\bffamily \text{Die }e\text{-Funktion der Form }e^{-irgendwas}\text{ hat keine Nullstellen!}$ [/mm]

[mm] $\bffamily \text{Gruß, Stefan.}$ [/mm]

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Nullstellenbestimmung-Kurve: Rückfrage
Status: (Frage) beantwortet Status 
Datum: 10:59 So 18.02.2007
Autor: Guli

Hallo, vielen dank für deine Hilfe.
ich hätte noch eine Frage: Kann es sein, dass es bei dieser Funktion keine Nullstellen gibt? Ich konnte sie ehrlich gesagt nicht berechnen, also habe ich ine Wertetabelle gemacht, um nachvollzuziehen ob es welche gibt oder nicht... (und bei mir gibt es keine)

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Nullstellenbestimmung-Kurve: Antwort
Status: (Antwort) fertig Status 
Datum: 11:11 So 18.02.2007
Autor: Steffi21

Hallo,

wie schon gesagt, diese Funktion hat keine Nullstelle . Die Funktion besteht aus einem Bruch: Zähler [mm] e^{-\bruch{1}{2}x^{2}}, [/mm] Nenner [mm] \wurzel{2\pi}. [/mm] Bei einem Bruch untersuchst du nur den Zähler  ist der Zähler gleich Null, so ist der Bruch gleich Null, die e-Funktion hat keine Nullstelle!

Steffi


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Nullstellenbestimmung-Kurve: Rückfrage
Status: (Frage) beantwortet Status 
Datum: 11:55 So 18.02.2007
Autor: Guli

Hallo an alle im Matheraum!
Danke, ich hab endlich geschnallt, dass diese Funktion keine Nullstelle hat.

Ich komme mit den Ableitungen nicht klar. Ich wende die Kettenregel und die Produktregel an, aber ich komme leider auf kein Ergebnis :(

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Nullstellenbestimmung-Kurve: Antwort
Status: (Antwort) fertig Status 
Datum: 12:02 So 18.02.2007
Autor: Stefan-auchLotti


> Hallo an alle im Matheraum!
>  Danke, ich hab endlich geschnallt, dass diese Funktion
> keine Nullstelle hat.
>
> Ich komme mit den Ableitungen nicht klar. Ich wende die
> Kettenregel und die Produktregel an, aber ich komme leider
> auf kein Ergebnis :(

[mm] $\bffamily \text{Du musst in deinem Falle ausschließlich die Kettenregel anwenden, da }\bruch{1}{\sqrt{2\pi}}\text{ nur ein konstanter Vorfaktor ist.}$ [/mm]

[mm] $\bffamily \text{Hier ist die innere Funktion }v=-\bruch{1}{2}x^2\text{ und die äußere }e^{v}\text{. Woran hapert's denn?}$ [/mm]

[mm] $\bffamily \text{Stefan.}$ [/mm]

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Nullstellenbestimmung-Kurve: Rückfrage
Status: (Frage) beantwortet Status 
Datum: 12:18 So 18.02.2007
Autor: Guli

Hallo,
bei dieser Funktion:
$ [mm] f(x)=\bruch{1}{\wurzel{2\pi}}\cdot e^{-\bruch{1}{2}x^2} [/mm] $

ist bei mir die erste Ableitung: ich fasse es in Worte zusammen, ich kenne mich nicht damit aus, wie ich das hier eintippen soll :(

Erste Ableitung: minus x, gebrochen durch die Wurzel aus 2 mal pi, (neben dem bruch) mal e hoch minus einhalb x zum Quadrat

Ich glaube nicht, dass das stimmen kann. Das sieht falsche aus:(

lg, Güli

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Nullstellenbestimmung-Kurve: Stimmt doch
Status: (Antwort) fertig Status 
Datum: 12:29 So 18.02.2007
Autor: Infinit

Hallo Güli,
deine verbale Beschreibung ist schon richtig. Du hast die Kettenregel richtig angewandt.
Viele Grüße,
Infinit

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Nullstellenbestimmung-Kurve: Rückfrage
Status: (Frage) beantwortet Status 
Datum: 12:35 So 18.02.2007
Autor: Guli

Hallo Infinit!
Oh, ich dachte nicht, dass das richtig sein kann.

kann es dann sein, dass die zweite Ableitung folgendes ergibt:
x zum Quadrat, gebrochen durch dir Wurzel aus 2 mal pi, (neben dem Bruch) mal e hoch minus einhalb mal x zum Quadrat

und die dritte Ableitung:
minus x hoch3, gebrochen durch die Wurzel aus 2 mal pi (neben dem Bruch), mal e hoch minus einhalb ,al x zum Quadrat

Ich bin so unsicher, weil ich so verwirrt bin im Moment. (Zuviel mathematik ;))

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Nullstellenbestimmung-Kurve: leider falsch
Status: (Antwort) fertig Status 
Datum: 12:53 So 18.02.2007
Autor: Loddar

Hallo Guli!


Die 2. Ableitung klingt leider falsch. Ich interpretiere Deine Beschreibung als:

$f''(x) \ = \ [mm] \bruch{x}{\wurzel{2\pi}}*e^{-\bruch{x^2}{2}}-\bruch{1}{2}x^2$ [/mm]


Du musst hier ja nun auch die MBProduktregel anwenden. Diese angewandt ergibt hier für $f'(x) \ = \ [mm] -x*\bruch{1}{\wurzel{2\pi}}*e^{-\bruch{x^2}{2}}$ [/mm] :

$u \ = \ [mm] -x*\bruch{1}{\wurzel{2\pi}}$ $\Rightarrow$ [/mm]     $u' \ = \ [mm] -\bruch{1}{\wurzel{2\pi}}$ [/mm]

$v \ = \ [mm] e^{-\bruch{x^2}{2}}$ $\Rightarrow$ [/mm]     $v' \ = \ [mm] -x*e^{-\bruch{x^2}{2}}$ [/mm]



[mm] $\Rightarrow$ [/mm]    $f''(x) \ = \ [mm] \underbrace{-\bruch{1}{\wurzel{2\pi}}}_{= \ u'}*\underbrace{e^{-\bruch{x^2}{2}}}_{= \ v}+\underbrace{\left(-x*\bruch{1}{\wurzel{2\pi}}\right)}_{= \ u}*\underbrace{\left(-x*e^{-\bruch{x^2}{2}}\right)}_{= \ v'} [/mm] \ = \ [mm] -\bruch{1}{\wurzel{2\pi}}*e^{-\bruch{x^2}{2}}+x^2*\bruch{1}{\wurzel{2\pi}}*e^{-\bruch{x^2}{2}}$ [/mm]



Nun am besten noch [mm] $\bruch{1}{\wurzel{2\pi}}*e^{-\bruch{x^2}{2}}$ [/mm] ausklammern:    $f''(x) \ = \ [mm] \bruch{1}{\wurzel{2\pi}}*e^{-\bruch{x^2}{2}}*\left(x^2-1\right)$ [/mm]


Gruß
Loddar


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Nullstellenbestimmung-Kurve: Rückfrage
Status: (Frage) beantwortet Status 
Datum: 13:07 So 18.02.2007
Autor: Guli

$ [mm] f'(x)=\bruch{-x}{\wurzel{2\pi}}\cdot e^{-\bruch{1}{2}x^2} [/mm] $

Die 1. Ableitung ist bereits falsch??


$ f'(x) \ = \ [mm] -x\cdot{}\bruch{1}{\wurzel{2\pi}}\cdot{}e^{-\bruch{x^2}{2}} [/mm] $

Mir ist nicht ganz klar wie man auf dieses Ergebnis kommt. Ich kann es nicht nachvollziehen :( !?!


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Nullstellenbestimmung-Kurve: Antwort
Status: (Antwort) fertig Status 
Datum: 13:21 So 18.02.2007
Autor: Steffi21

Hallo,

deine Funktion lautet: [mm] f(x)=\bruch{1}{\wurzel{2\pi}}e^{-\bruch{1}{2}x^{2}} [/mm]

jetzt solltest du wissen:
1. der konstante Faktor [mm] \bruch{1}{\wurzel{2\pi}} [/mm] bleibt erhalten,
2. die Ableitung von [mm] e^{x} [/mm] ist [mm] e^{x}, [/mm]
3.  die Kettenregel, äußere Ableitung mal innere Ableitung,

[mm] f'(x)=\underbrace{\bruch{1}{\wurzel{2\pi}}}_{konstanter Faktor} [/mm] * [mm] \underbrace{e^{-\bruch{1}{2}x^{2}}}_{aeussere Abl.} [/mm] * [mm] \underbrace{-x}_{innere Abl.} [/mm]

die innere Ableitung entsteht, wenn du [mm] -\bruch{1}{2}x^{2} [/mm] ableitest,

Steffi

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Nullstellenbestimmung-Kurve: 1. Ableitung richtig
Status: (Mitteilung) Reaktion unnötig Status 
Datum: 13:25 So 18.02.2007
Autor: Loddar

Hallo Guli!


Die 1. Ableitung ist richtig! Beide Terme sind doch identisch, da ja gilt:

[mm] $\bruch{-x}{\wurzel{2\pi}} [/mm] \ =ß [mm] -x*\bruch{1}{\wurzel{2\pi}}$ [/mm]


Falsch wurde es dann erst ab der 2. Ableitung, für welche Du nun die MBProduktregel (wie oben gezeigt) anwenden musst ...


Gruß
Loddar


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Nullstellenbestimmung-Kurve: Dankeschön
Status: (Mitteilung) Reaktion unnötig Status 
Datum: 13:42 So 18.02.2007
Autor: Guli

Hallo,

vielen Dank für die Hilfe, und vielen vielen Dank, dass ihr euch Zeit genommen und mir geholfen habt.

Lg, Güli

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Nullstellenbestimmung-Kurve: Frage (beantwortet)
Status: (Frage) beantwortet Status 
Datum: 14:58 So 18.02.2007
Autor: Guli

Hallo an alle im Matheraum!

Ich hätte dann noch eine Frage:
ich habe gegeben: $ [mm] f(x)=\bruch{1}{\wurzel{2\pi}}e^{-\bruch{1}{2}x^{2}} [/mm] $

Die erste Ableitung: $ f'(x) \ = \ [mm] -x\cdot{}\bruch{1}{\wurzel{2\pi}}\cdot{}e^{-\bruch{x^2}{2}} [/mm] $


Die zweite Ableitung: $ f''(x) \ = \ [mm] \bruch{1}{\wurzel{2\pi}}\cdot{}e^{-\bruch{x^2}{2}}\cdot{}\left(x^2-1\right) [/mm] $

Die dritte Ableitung: ich habe hier ein Problem!

f'''(x)=1 dividiert durch die Wurzel aus 2 pi, mal e hoch minus x² halbe, mal 2x+ e^??


(ich konnte es leider nur in Worte fassen)

ich weiß nicht wie ich: e hoch minus x² halbe, ableite

Lg Güli


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Bezug
Nullstellenbestimmung-Kurve: Antwort
Status: (Antwort) fertig Status 
Datum: 15:18 So 18.02.2007
Autor: schachuzipus


> Hallo an alle im Matheraum!
>  
> Ich hätte dann noch eine Frage:
>  ich habe gegeben:
> [mm]f(x)=\bruch{1}{\wurzel{2\pi}}e^{-\bruch{1}{2}x^{2}}[/mm]
>  
> Die erste Ableitung: [mm]f'(x) \ = \ -x\cdot{}\bruch{1}{\wurzel{2\pi}}\cdot{}e^{-\bruch{x^2}{2}}[/mm]
>  
>
> Die zweite Ableitung: [mm]f''(x) \ = \ \bruch{1}{\wurzel{2\pi}}\cdot{}e^{-\bruch{x^2}{2}}\cdot{}\left(x^2-1\right)[/mm]
>  
> Die dritte Ableitung: ich habe hier ein Problem!
>  
> f'''(x)=1 dividiert durch die Wurzel aus 2 pi, mal e hoch
> minus x² halbe, mal 2x+ e^??
>  
>
> (ich konnte es leider nur in Worte fassen)
>  
> ich weiß nicht wie ich: e hoch minus x² halbe, ableite
>  
> Lg Güli
>  


Hallo Guli,

die 3. Ableitung machst du wieder nach Produktregel:

[mm] f''(x)=\bruch{1}{\wurzel{2\pi}}\cdot{}e^{-\bruch{1}{2}x^2}\cdot{}\left(x^2-1\right) [/mm]

Mit [mm] u(x)=\bruch{1}{\wurzel{2\pi}}\cdot{}e^{-\bruch{1}{2}x^2} [/mm] und [mm] v(x)=\left(x^2-1\right) [/mm]  ist

[mm] u'(x)=-x\cdot\bruch{1}{\wurzel{2\pi}}\cdot{}e^{-\bruch{1}{2}x^2} [/mm] und v'(x)=2x

Also gilt nach der Produktregel [mm] [u(x)\cdot{}v(x)]'=u'(x)v(x)+u(x)v'(x) [/mm]  :

[mm] f'''(x)=-x\cdot\bruch{1}{\wurzel{2\pi}}\cdot{}e^{-\bruch{1}{2}x^2}\cdot{}(x^2-1)+\bruch{1}{\wurzel{2\pi}}\cdot{}e^{-\bruch{1}{2}x^2}\cdot{}2x [/mm]

[mm] =x\bruch{1}{\wurzel{2\pi}}e^{-\bruch{1}{2}x^2}\cdot\left(-(x^2-1)+2\right)=\bruch{1}{\wurzel{2\pi}}e^{-\bruch{1}{2}x^2}(-x^2+3) [/mm]


Gruß

schachuzipus


Bezug
                                                                                                                                
Bezug
Nullstellenbestimmung-Kurve: Danke
Status: (Mitteilung) Reaktion unnötig Status 
Datum: 15:31 So 18.02.2007
Autor: Guli

Hallo Schachuzipus!
Vielen Dank für deine Hilfe :)

Lg Güli

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