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Kurvendiskussion

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Tags: Kurvendiskussion

 
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Sukomaki

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04:29 Uhr, 17.01.2020

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Hallo,

ich bräuchte mal Hilfe bei Beweisen zum Thema "Kurvendiskussion".

Sei f stetig und -mal stetig differenzierbar.

Ich möchte folgendes zeigen

1a. Zwischen zwei Nullstellen wechselt das Vorzeichen nicht
1b. Zwischen zwei Nullstellen liegt mindestens eine Extremstelle
2a. Zwischen zwei Minimalstellen liegt eine Maximalstelle
2b. Zwischen zwei Maximalstellen liegt eine Minimalstelle
3. Zwischen zwei Extremstellen liegt eine Wendestelle
4. Wenn zwischen zwei Nullstellen eine Wendestelle liegt,
dann auch eine Extremstelle

Bis jetzt habe ich :

1a. Widerspruchsbeweis mit Zwischenwertsatz
1b. Satz von Rolle
3. Satz von Rolle angewendet auf die Ableitung von f

Wer hilft mir bei den anderen Punkten?


Für alle, die mir helfen möchten (automatisch von OnlineMathe generiert):
"Ich möchte die Lösung in Zusammenarbeit mit anderen erstellen."
Hierzu passend bei OnlineMathe:
Kurvendiskussion (Mathematischer Grundbegriff)
Online-Nachhilfe in Mathematik
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ledum

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12:53 Uhr, 17.01.2020

Antworten
Hallo
2) wie 1) aber mit f'
und die Behauptungen sollten präzisiert werden auf " benachbarte Nullstellen (Maxima)" oder "mindestens ein...."
Gruß ledum
Sukomaki

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10:45 Uhr, 18.01.2020

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Danke erstmal :-)

> 2) wie 1)
Kannst Du das bitte präzisieren?

Jetzt habe ich eine Frage zum Beweis vom Satz von Rolle :

Warum ist : f(a)=f(b) und f nicht konstant auf [a,b]
f hat eine Minimal-, bzw.Maximalstelle im offenen
Intervall (a,b)?

Antwort
ledum

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12:13 Uhr, 18.01.2020

Antworten
Hallo
Beweise zum Satz von Rolle und dem Zwischenwertsatz, stehen in fast jedem Lehrbuch oder Skript , warum sie hier nochmal aufschreiben?
Gruß ledum
Sukomaki

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16:51 Uhr, 18.01.2020

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Hallo,

in den Beweisen finde ich immer nur den Hinweis :
--> In diesem Fall muss es (wenn die Funktion nicht konstant ist) ein Maximum oder ein
--> Minimum im Inneren des Definitionsbereichs geben

Warum kann ich die Randstellen des Definitionsbereiches außer Acht lassen?

Wenn f die Randpunkte (a,f(a)) und (b,f(b)) mit f(b)=f(a) hat und nicht
konstant ist, so gibt es ein xmax mit f(xmax)>f(a) oder ein xmin mit f(xmin)<f(a)

--> Wegen f(a)=f(b) können aber nicht beide Werte in a und b angenommen werden.

Diesen Teil des Beweises verstehe ich nicht. Da stehe ich irgendwie auf dem Schlauch.

Angenommen : f(xmax)>f(a)=f(b)xmaxaxmaxb
Angenommen : f(xmin)<f(a)=f(b)xminaxminb

Mit Kontraposition ergibt sich :

Angenommen : xmax=axmax=bf(xmax)f(a)
Da f(xmax) nicht kleiner als f(a) sein kann, folgt f(xmax)=f(a)

Angenommen : xmin=axmin=bf(xmin)f(a)
Da f(xmin) nicht größer als f(a) sein kann, folgt f(xmin)=f(a)

Wenn jetzt xmax=axmax=b und xmin=axmin=b folgt, dass
f(xmax)=f(xmin), was im Widerspruch zur Nicht-Konstantheit von f steht.

Daraus folgt, dass eine der beiden Bedingungen nicht erfüllt sein kann.

Stimmt das so?

Antwort
ledum

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18:48 Uhr, 19.01.2020

Antworten
Hallo
nein angenommen f ist nicht konstant, dann muss es Punkte x zwischen a und b geben an denen f(x)f(a) ist d.h. f(x)>f(a) oder f(x)<a unter diesen x gibt es eines mit f(x) maximal oder minimal. oder ein maximales und ein minimales.
Gruß lul
Sukomaki

Sukomaki aktiv_icon

22:55 Uhr, 19.01.2020

Antworten
Hallo,

sei mir bitte nicht böse, aber ich verstehe es immer noch nicht so recht.

Wenn f(a)<f(b) und f eine Gerade zwischen a und b ist, so werden das Minimum und das
Maximum an den Randpunkten angenommen.

Wenn jetzt aber f(a)=f(b) und f nicht konstant, so gibt es eben die ganzen x-e im offenen
Intervall (a,b) mit f(x)>f(a) oder f(x)<f(a).

Ich betrachte o.B.d.A. den Fall, dass x(a,b):f(x)>f(a)
und M die nichtleere Menge all dieser x-e : M={x(a,b):f(x)>f(a)} ist.

Mal ganz dumm gefragt : Warum muss M ein Maximum annehmen?
Spielt da irgendwie die Stetigkeit oder die Beschränktheit von f rein?

Benutzt Du den Satz vom Minimum und Maximum?

Kann sein, dass ich zu kompliziert denke.

Antwort
ledum

ledum aktiv_icon

19:17 Uhr, 20.01.2020

Antworten
Hallo
entweder ist für dein x1f(x1f(x) für alle x aus (a,b) oder es gibt ein x2, mit f(x2)>f(x1) dann machst du so weiter.
Gruß ledum
Sukomaki

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17:46 Uhr, 21.01.2020

Antworten
Hallo ledum,

da Du leider nicht wirklich auf einige meiner Rückfragen eingegangen
bist, belassen wir's wohl besser dabei.

Um auf mein ursprüngliches Anliegen zurück zu kommen :
Hat jemand einen Vorschlag zu Punkt 4?

Antwort
pwmeyer

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18:14 Uhr, 21.01.2020

Antworten
Hallo,

vielleicht ist das noch nicht gesagt worden: Eine stetige Funktion f:[a,b] besitzt ein Maximum und ein Minimum. Wenn f(a)=f(b) ist, dann ist f konstant oder es gibt ein x]a,b[ mit f(x)>f(a)- dann muss der Wert des Maximums größer gleich f(x) sein, also wird das Maximum nicht bei a oder b angenommen - oder ....

Was 4. angeht, ich sehe da keinen Sinn drin, wenn 1b) schon bewiesen ist?

Gruß pwm
Antwort
pwmeyer

pwmeyer aktiv_icon

18:15 Uhr, 21.01.2020

Antworten
Hallo,

vielleicht ist das noch nicht gesagt worden: Eine stetige Funktion f:[a,b] besitzt ein Maximum und ein Minimum. Wenn f(a)=f(b) ist, dann ist f konstant oder es gibt ein x]a,b[ mit f(x)>f(a)- dann muss der Wert des Maximums größer gleich f(x) sein, also wird das Maximum nicht bei a oder b angenommen - oder ....

Was 4. angeht, ich sehe da keinen Sinn drin, wenn 1b) schon bewiesen ist?

Gruß pwm
Sukomaki

Sukomaki aktiv_icon

20:33 Uhr, 21.01.2020

Antworten
Danke, so finde ich es verständlich.

Was 4. anbelangt hast Du natürlich Recht. Ich habe mich da falsch ausgedrückt. Ich habe mir folgendes dabei gedacht :

Der Satz von Rolle besagt ja nur, dass es ein x zwischen a und b gibt, wo die erste Ableitung von f Null ist. Über die zweite Ableitung trifft er keine Aussage. Woher weiß ich also, dass bei x eine Extremstelle und keine Wendestelle vorliegt?

Antwort
pwmeyer

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16:16 Uhr, 22.01.2020

Antworten
Hallo,

man kann die Existenz mindestenseiner Extremstelle vorhersagen. Außerdem kann es weitere Stellen geben, die Maxima oder Minima oder Wendestellen sind.

Gruß pwm
Antwort
pwmeyer

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16:17 Uhr, 22.01.2020

Antworten
Hallo,

man kann die Existenz mindestenseiner Extremstelle vorhersagen. Außerdem kann es weitere Stellen geben, die Maxima oder Minima oder Wendestellen sind.

Gruß pwm
Sukomaki

Sukomaki aktiv_icon

15:50 Uhr, 23.01.2020

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Ja schon, aber wie genau mache ich das konkret mit der Vorhersage?

Bildlich / geometrisch kann ich mir das vorstellen. Mit und ohne Wendestelle. All die lustigen Hubbel. Aber wieso gibt es überhaupt so einen Hubbel (Existenzaussage)?

Ich meine Deinen Beweis verstanden zu haben. Aber ist er schon hinreichend für die Existenz einer Extremstelle? Ich denke ja.

Der Satz von Rolle - so wie er in den Büchern zu finden ist - steht doch nur für die notwendige Voraussetzung für eine Extremstelle (fʹ(x)=0) oder?

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