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Mittelwertsatz: Nullstellen einer Funktion zeigen

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Tags: Funktion, Mittelwertsatz, Nullstell, Stetigkeit, Zwischenwertsatz

 
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Lamaa

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17:11 Uhr, 02.04.2019

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Hallo ihr Lieben,

ich habe folgende Aufgabe in einer Probeklausur und verstehe einfach die Lösung nicht. Deswegen bitte ich euch mir evtl. die Lösung für Mathe-Dummies zu erklären :-)

Sei f: IR->IR eine differenzierbare Funktion mit f(0)=-3, sodass für alle x (element) IR gilt:

1<f'(x)<3

Zeigen Sie: f hat in [1;3] eine Nullstelle.

Lösung:
Wir nutzen zwei mal den Mittelwertsatz. Im Intervall ]0;1[ gibt es ein ε, sodass
f(1)=f'(ε)+f(0)<3-3=0
Andererseits gibt es im Intervall ]0;3[ ein ε, sodass
f(3)=3f'(ε)+f(0)>3-3=0

Somit muss es nach dem Zwischenwertsatz eine Nullstelle geben.


Zugegeben, die Frage ist vermutlich sehr sehr simpel und ich stehe mal wieder auf dem Schlauch :-)

Für alle, die mir helfen möchten (automatisch von OnlineMathe generiert):
"Ich bräuchte bitte einen kompletten Lösungsweg." (setzt voraus, dass der Fragesteller alle seine Lösungsversuche zur Frage hinzufügt und sich aktiv an der Problemlösung beteiligt.)
Hierzu passend bei OnlineMathe:
Funktion (Mathematischer Grundbegriff)
Stetigkeit (Mathematischer Grundbegriff)
Nullstellen (Mathematischer Grundbegriff)
Vielfachheit einer Nullstelle (Mathematischer Grundbegriff)

Online-Übungen (Übungsaufgaben) bei unterricht.de:
 
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Antwort
michaL

michaL aktiv_icon

18:00 Uhr, 02.04.2019

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Hallo,

ist doch, wenn man schon eine Lösung hat, nicht mehr viel zu machen!

> Deswegen bitte ich euch mir evtl. die Lösung für Mathe-Dummies zu erklären :-)

Da steht doch, was gemacht wurde:
> Wir nutzen zwei mal den Mittelwertsatz. Im Intervall ]0;1[ gibt es ein ε, sodass

Also ran! Schreibe den Mittelwertsatz für die differenzierbare Funktion f in den Grenzen 0 und 1 mit Mittelwert bei ε hier auf.
Dann machen wir noch Hokuspokus, aber der kommt später!

> Andererseits gibt es im Intervall ]0;3[ ein ε, sodass

Also wieder ran. Schreibe den Mittelwertsatz für f in den Grenzen 0 und 3 mit Mittelwert ε hier auf.
Hokuspokus kommt dann hier wieder später.

Mfg Michael
Antwort
HAL9000

HAL9000

09:48 Uhr, 03.04.2019

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Man könnte auch gleich in einer generellen Überlegung mit dem MWS die "Schere" beweisen, in der sich Funktion f(x) aufgrund der Ableitungsvoraussetzung für x>0 bewegen muss, nämlich -3+x<f(x)<-3+3x, gültig für alle x>0. Das nutzt man dann anschließend sowohl für x=1 als auch x=3.
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