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Randwerte als lokale Extrema

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Tags: Differentiation, Funktion, Funktionalanalysis

 
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beyondFOX

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17:55 Uhr, 15.04.2020

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Wir haben in unserem Skript folgende Definition von lokalen Extrema: (siehe Anhang)

Aber sind so nicht jedes Mal wenn ich eine Funktion auf einem geschlossenen Intervall definiere die Intervallgrenzen lokale Extrema oder verstehe ich da etwas falsch?

Screenshot_20200415-175404_Drive

Für alle, die mir helfen möchten (automatisch von OnlineMathe generiert):
"Ich möchte die Lösung in Zusammenarbeit mit anderen erstellen."
Hierzu passend bei OnlineMathe:
Funktion (Mathematischer Grundbegriff)
Extrema (Mathematischer Grundbegriff)

Online-Übungen (Übungsaufgaben) bei unterricht.de:
 
Online-Nachhilfe in Mathematik
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ermanus

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18:23 Uhr, 15.04.2020

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Hallo,

für "normale" stetige Fuktionen scheint deine Aussage plausibel.
Betrachte aber folgende Funktion

f:[0,1], f(x)={xsin(1/x) für x>00 für x=0.

Diese ist stetig, besitzt aber im linken Randpunkt kein lokales Extremum.

Gruß ermanus
beyondFOX

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18:35 Uhr, 15.04.2020

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Okay das stimmt natürlich. Aber so lange die Funktion stetig ist reicht es das Monotonie-Verhalten zwischen Randwert und der nächsten lokalen Extremstelle zu betrachten, um festzustellen ob ein lokales Maximum/Minimum vorliegt, richtig?

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ermanus

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18:38 Uhr, 15.04.2020

Antworten
Es reicht, dass sich in einer Umgebung des Randpunktes die Funktion
monoton verhält.
beyondFOX

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18:43 Uhr, 15.04.2020

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Oh damit gilt dass das Montonieverhalten zwischen Extremstellen unverändert bleibt muss gelten dass die Funktion nicht nur stetig sondern auch diffbar ist, richtig?
Antwort
ermanus

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18:49 Uhr, 15.04.2020

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Das habe ich jetzt nicht weiter überlegt.
Aber eins noch: das Monotonieverhalten in der beliebig
kleinen Umgebung eines Randpunktes ist nicht notwendig für das
Vorliegen eines lokalen Extremums.
Betrachte hierzu die Funktion g:[0,1],xf(x)2
mit dem f von eben.
Dieses g ist in jeder Umgebung von 0 nichtmonoton; dennoch liegt bei 0
ein lokales Minimum vor.

Gruß ermanus
beyondFOX

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18:54 Uhr, 15.04.2020

Antworten
War auch ein bisschen schlecht von mir formuliert, ich meinte eher so lange die Funktion diffbar ist kann ich mich darauf verlassen dass die Ableitung an einer beliebigen Stelle zwischen nächster lokaler Extremstelle (im Intervall) und Intervallgrenze mir das Monotonie-Verhalten an der Intervallgrenze verrät, weil jede Änderung des Verhaltens einen neue nächste Extremstelle bedeutet.

Danke für die Hilfe

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ermanus

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19:04 Uhr, 15.04.2020

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Nun, selbst wenn die Funktion diffbar ist, warum sollte die
Ableitung in einem Randpunkt sich nicht genauso bizzar verhalten
wie unser f ?

So, nun bin ich offline (Hunger!!).

War ein sehr interessantes Proiblem :-)

Gruß ermanus
Antwort
anonymous

anonymous

19:35 Uhr, 15.04.2020

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Bei über einem abgeschlossenen Intervall stetigen Funktionen sind die Randwerte immer lokale Extremwerte - deshalb müssen sie zum Auffinden der (globalen) Extrema immer mit den "inneren" lokalen Extrema verglichen werden.
Antwort
ermanus

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19:42 Uhr, 15.04.2020

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Hallo irrsinn07,
hast du meinen Beitrag von 18:23 Uhr nicht gelesen ? :(
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ermanus

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22:31 Uhr, 15.04.2020

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Hallo beyondFOX,

wenn alles klar ist, bitte abhaken !
Antwort
anonymous

anonymous

06:30 Uhr, 16.04.2020

Antworten
ups... ermanus, du hast natürlich recht: auch ich hatte "normale" stetige Funktionen im Hinterkopf (also solche, die an den Rändern einseitig diff´bar sind).
Entschuldigung!
Antwort
ermanus

ermanus aktiv_icon

07:48 Uhr, 16.04.2020

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Hallo irrsinn07,

kein Problem :-)

Bei solchen "unnormalen" Funktionen spielt einem die
Anschauung gerne mal einen Streich.
Übrigens: Diffbarkeit reicht auch nicht aus.
Betrachte mein f für x0 in abgewandelter Form:
x2sin(1/x), 0 für x=0.
Diese Funktion ist in ganz [0,1] diffbar.

Gruß ermanus