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Umkehrfunktion

Schüler Gymnasium, 12. Klassenstufe

Tags: Frage, mathe

 
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v-love

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21:55 Uhr, 17.12.2011

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Huhu,

wie bilde ich die Umkehrfunktion von

f(x)=-ln(5-x)

Ich habe jetzt einfach nach y aufgelöst u nd x=5 raus ...das stimmt aber nicht oder?

LG
Online-Nachhilfe in Mathematik
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v-love

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21:58 Uhr, 17.12.2011

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Ich habs raus :-)
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v-love

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14:43 Uhr, 18.12.2011

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Es geht um dieselbe Funktion und ich komme bei einer Aufgabe nicht weiter...

Bestimmen Sie mit einem Näherungsverfahren die Schnittpunkte von f und f-1 (Umkehrfunktion) auf 5 Dezimalen genau...

Die Umkehrfunktion lautet

f-1(x)=-e-y+5

Wie muss ich hier vorgehen? :-)
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DerDepp

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15:08 Uhr, 18.12.2011

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Hossa ;-)

Die Umkehrfunktion stimmt:

f(x)=-ln(5-x)f¯(x)=5-1ex

Gesucht sind die Schnittpunkt von f und f¯, also die Lösungen der Gleichung:

-ln(5-x)=5-e-x

Das Problem kann man umformulieren, indem man die Funktion g(x) wie folgt definiert:

g(x):=5-e-x+ln(5-x)

und davon die Nullstellen bestimmt. Das sind dann die gesuchten x.

Die Nullstellen von g(x) können z.B. mit dem Newton-Verfahren näherungsweise bestimmt werden. Dazu wählst du einen Startpunkt x0. Für diesen Punkt bestimmst du die Tangente t(x) an die Kurve g(x):

t(x)=g(x0)+gʹ(x0)(x-x0)

Für diese Gerade t(x) bestimmst du den Schnittpunkt mit der x-Achse:

t(x)=0

g(x0)+gʹ(x0)(x-x0)=0

x=x0-g(x0)gʹ(x0)

Dieses x wird nun dein neues x0 und du wiederholst das Verfahren so lange, bis sich die ersten 5 Nachkommastellen nicht mehr ändern.

Du hast also folgenden Algorithmus zur Verbesserung der Lösungen xn:

xn+1=xn-g(xn)gʹ(xn);x0=frei gewaehlt

Das Schöne daran ist, dass du die Ableitung nur einmal formal bestimmen musst und dann nur noch einsetzen musst.

Ok?
v-love

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15:14 Uhr, 18.12.2011

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Ist es egal, welchen Startpunkt ich wähle?
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DerDepp

DerDepp aktiv_icon

15:20 Uhr, 18.12.2011

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Nicht ganz. Das Newton-Verfahren ist ein lokales Iterationsverfahren. Das heißt, es konvergiert nur dann gut und schnell, wenn der Startpunkt x0 "nahe genug" an der tatsächlichen Nullstelle liegt.

Ein Tipp: Zeichne die Funktion g(x) in ein Koordinatensystem. Dann wirst du sehen, dass es zwei Nullstellen gibt, eine nahe bei x=-2 und eine nahe bei x=5. Für diese beiden Stellen solltest du dann das Newton-Verfahren durchführen.
v-love

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15:40 Uhr, 18.12.2011

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Für x=2 habe ich -1,93684 raus aber ür x=5 bekomme ich i-wie nichts raus bzw: ERROR ...
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DerDepp

DerDepp aktiv_icon

16:07 Uhr, 18.12.2011

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Die erste Nullstelle stimmt. Bei der zweiten gibt es Probleme, weil die Funktion bei x=5 nicht definiert ist. Es sollte rauskommen: 4.99322. Probier mal 4.9 als Startwert.
v-love

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18:29 Uhr, 18.12.2011

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wenn ich 4,9 einsetze bekomme ich erst einmal 5,169197292 raus und danach ERROR :-D)
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DerDepp

DerDepp aktiv_icon

18:33 Uhr, 18.12.2011

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Ja, das habe ich befürchtet. Die Funktion ist bei x=5 nicht definiert. Deswegen kommt es bei der Berechnung zu einem ERROR. Versuch doch mal bitte als Startwert 4,999. Vielleicht klappt es damit?
Frage beantwortet
v-love

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18:43 Uhr, 18.12.2011

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ok ich habs
daaaaanke <3