Differenzierbarkeit einer Funktion

Aufrufe: 768     Aktiv: 19.07.2019 um 16:46

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Hallo, Die Aufgabe lautet alle Paare reeller Zahlen (a,b) zu finden, sodass die Funktion f(x) = ax wenn x<=0 und f(x)=bx wenn x>0 auf den ganzen reellen Zahlen diff’bar ist. Ich denke hier gilt es nur die Differenzierbarkeit in 0 zu untersuchen, für alle anderen x soll das ja trivial sein. Stimmt das nun, dass die Funktion f immer dann diffbar ist, wenn a=b? Oder habe ich etwas vergessen? Danke schon einmal!
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Deine Überlegung ist schon mal gar nicht schlecht. Hast du denn auch eine Erklärung dafür, dass b=a gelten muss damit die Funktion differenzierbar ist?
  ─   jordan 18.07.2019 um 17:53

Damit der Differentialquotient gegen 0 von links und rechts übereinstimmt. 🤔   ─   anonymd3d81 19.07.2019 um 14:36

Ja genau, damit hast du schon deine Lösung. @einmalmathe hat dir ja schon den ganzen Rechenweg gezeigt :)
  ─   jordan 19.07.2019 um 16:46
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Hallo!

 

Ja, Du liegst richtig, hier nochmal der formale Rechenweg:

 

\(\displaystyle \lim_{x\to 0^+} \frac{f(x)-f(0)}{x-0} = \lim_{x\to 0^-}\frac{f(x)-0}{x-0} \quad\Longleftrightarrow\quad \frac{bx}{x} = \frac{ax}{x} \quad\Longleftrightarrow\quad a = b \) (wichtig ist hierbei, dass \(\displaystyle x\) lediglich unendlich nahe gegen \(\displaystyle 0\) läuft, aber nie verschwindet, daher muss man hier nicht \(\displaystyle x\neq 0\) schreiben).

 

Anschaulich hätte man für \(\displaystyle a\neq b\) einen Knick im Punkt \(\displaystyle (0,0)\) – klassisches Beispiel hierfür wäre die Betragfunktion mit \(\displaystyle b = 1\) und \(\displaystyle a = -1\).

 

Hier definiere ich nochmal \(\displaystyle f\):

 

\(\displaystyle f(x) := \begin{cases}bx, & x > 0 \\ ax, & \mathrm{sonst}\end{cases}\).

 

Gruß.

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