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Hi,

wie kommt man von

auf?

Unten teilt man durch Null -> Bernoulli? Umformung?

Vielen Dank im Voraus!!

gefragt
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Kennst du die Regel von L'Hospital?   ─   jojoliese 25.12.2020 um 16:56

das kann doch nicht die gesamte Musterlösung für d/dx e^x sein ???, dann wäre die Ableitung von e^x ja 1, gibt's da vll. noch ein ausgeklammertes e^x ?   ─   honda 26.12.2020 um 10:30

normalerweise bildest du den Differentialquotienten von e^x und setzt dann anschließend die 0 ein. Wenn man xo=0 sofort einsetzt, kommt man in der Tat auf den Term deiner Musterlösung . Bist du sicher, dass du nicht zuerst e^x ableiten sollst? Das würde dann so ähnlich funktionieren, wie ich unten versucht habe (hat jemand schöner aufgeschrieben) mit dem Unterschied, dass das Problem mit h' und h nicht auftaucht.   ─   honda 26.12.2020 um 10:40
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Aus der Bernoullischen Ungleichung hat man für alle x: \(1+x\le e^x\). Herleitung hier: https://de.wikipedia.org/wiki/Bernoullische_Ungleichung#Exponentialfunktion

Wenn man das einmal für h und einmal für -h verwendet (\(h=\Delta x\)), erhält man: \(1+h\le e^h\le \frac1{1-h}\). Daraus folgt:

\(h\le e^h-1\le \frac{h}{1-h}\), also \(1\le \frac{e^h-1}h\le \frac1{1-h}\), Nun auf allen drei Seiten \(h\to 0\) gibt das gewünschte.

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Elegant! .... kannte ich noch nicht mit Bernoulli-Ungleichung und Sandwich-Theorem   ─   maqu 26.12.2020 um 00:09

Leider scheint diese Antwort Unstimmigkeiten zu enthalten und muss korrigiert werden. Mikn wurde bereits informiert.
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Du darfst doch sicherlich die Reihendarstellung der \(e\)-Funktion zur Hilfe nehmen. Schau dir die Reihe mal in ihren einzelnen Gliedern in einer Nebenrechnung an:

\(e^x =\displaystyle{\sum_{k=0}^{\infty} \dfrac{x^k}{k!} =1+\dfrac{x}{1!} +\dfrac{x^2}{2!} +\dfrac{x^3}{3!} +\ldots}\)

\(\Longrightarrow e^x-1 =x+\dfrac{x^2}{2!} +\dfrac{x^3}{3!} +\ldots\)

\(\Longrightarrow \dfrac{e^x-1}{x} =1+\dfrac{x}{2!} +\dfrac{x^2}{3!}+\ldots\)

Somit gilt also folgendes Grenzwertverhalten:

\(\underset{x\longrightarrow 0}{\lim} \dfrac{e^x-1}{x} =1+0+0+\ldots =1\)

Damit ergibt sich für den Differentialquotienten der Funktion \(f(x)=e^x\) im Punkt \(x_0=0\):

\(f'(0)=\underset{h\longrightarrow 0}{\lim} \dfrac{f(0+h)-f(0)}{h} =\underset{h\longrightarrow 0}{\lim} \dfrac{e^h-1}{h} =1=e^0\)

 

Hoffe das hilft weiter.

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l'Hospital: Nenner-Ableitung ist doch 1 oder?

 

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\(\triangle x=x-x_0 =h\) bedeutet alles das gleiche meiner Meinung nach. Quasi der immer kleiner werdende Abstand von einem beliebigen Punkt \(x\) zu deinem bestimmten Punkt \(x_0=0\)   ─   maqu 25.12.2020 um 18:13

wie so ist (delta x) hoch 0 gleich delta und nicht (wie immer) 1 ?
  ─   honda 25.12.2020 um 18:14

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das delta ist aber doch nicht mit mal mit dem x verbunden, sondern delta x beschreibt die Differenz zweier x-Werte, manchmal auch als h geschrieben, und damit die gleiche Variable wie im Zählerterm. Sonst müsstest du bei der Ableitung vom Zähler ja auch delta mal e hoch delta x herausbekommen. Wobei, dann würde es sich ja herauskürzen lassen und Problem gelöst.   ─   honda 25.12.2020 um 20:58

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L'Hospital ist hier NICHT anwendbar. Mit Hilfe des Differentialquotienten wird mathematisch gezeigt, dass \((e^x)'=e^x\) gilt. Dann kann diese Ableitungsregel nicht zur Begründung verwendet werden.   ─   maqu 25.12.2020 um 22:18

Na chronologisch beim Aufbau der Analysis zumindest nicht. Mit Hilfe des Differentialquotienten werden die Ableitungsregeln erst erklärt durch allgemein für alle \(x\in \mathbb{R}\) mit \(f'(x)=\underset{h\longrightarrow 0}{\lim} \dfrac{f(x+h)-f(x)}{h} =\ldots =e^x\). Wenn ich L'Hospital hier anwenden würde, benutze ich die Ableitungsregel für die \(e\)-Funktion während ich zeigen würde, dass diese Ableitungsregel überhaupt erst gilt. Ist die Regel für die Ableitung der \(e\)-Funktion bereits bekannt und man ist in der Analysis auch bis zur Regel von L'Hospital vorgedrungen, kann theoretisch bei einer Aufgabenstellung wie dieser der L'Hospital auch verwendet werden. Aber macht die Aufgabe dann noch Sinn? Meines Erachtens nicht. Bei der Verwendung des Differentialquotienten ist mit dies jedenfalls noch nicht vorgekommen.   ─   maqu 25.12.2020 um 23:23

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Du kannst auch ohne de l'Hospital auskommen, denn es gilt die Reihe \(e^x = 1 + x + o(x) \), wobei o(x) ein Ausdruck ist, der auch nach Dividion durch x für x->0 noch gegen null geht. Siehe mein Video zum Differenzialquotienten lernplaylist Differenzialrechnung. Wende dies auf x=Delta x an, und das Ergebnis steht sofort da.

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\(\lim_{\Delta x\to 0} \frac{e^{\Delta x}-1}{\Delta x} = \lim_{\Delta x\to 0} \frac{\Delta x+o(\Delta x)}{\Delta x} = 1 + \lim_{\Delta x\to 0} \frac{o(\Delta x)}{\Delta x} = 1\)   ─   posix 25.12.2020 um 23:31

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Siehe Landau-Symbole   ─   posix 26.12.2020 um 00:19

Leider scheint diese Antwort Unstimmigkeiten zu enthalten und muss korrigiert werden. Professorrs wurde bereits informiert.
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vll. über die Definition von e = lim n->oo von (1+1/n)^n und den Differentialquotienten:  wenn man 1/n durch delta x ersetzt, ergibt sich


lim delta x->0 von  (e^delta x - 1) / delta x   =  lim delta x ->0 von (((1 + delta x)^1/delta x)^delta x  -  1) / delta x  (kann's grad selbst nicht mehr lesen)
vereinfacht ergibt der Term dann delta x / delta x und damit 1

irgendso ähnlich war doch die Herleitung der Ableitung von e^x

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Das ist falsch, du kannst \(\frac{1}{n}\) in der nicht einfach durch \(\Delta x\) ersetzen, denn es gilt \(e^x = \lim_{n\to\infty}(1+\frac{x}{n})^n\).
Aber auch die korrekte Anwendung dürfte hier fruchtlos sein, da der Grenzwert von sowohl Zähler als auch Nenner wieder \(0\) werden dürfte.
  ─   posix 26.12.2020 um 00:28

hier nicht e^x sondern e^delta x (mache jetzt der Einfachheit halber das auch übliche h draus) also lim h->0 von (e^h-1)/h und statt h ->0 kann ich doch auch dessen Kehrwehrt gegen oo gehen lassen, bzw. in dem Fall, dass ich die Definition von e benutze genau umgekehrt.
e^h wäre dann ((1+h)^(1/h))^h
  ─   honda 26.12.2020 um 00:45

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Also willst du folgendes machen?
Wir haben die Gleichung \(e^h = \lim_{n->\infty}(1+\frac{1}{n})^n\) und erhalten mit der Substitution \(h' := \frac{1}{n}\) die Gleichung \(e^h = \lim_{h'\to 0}(1+h')^{\frac{h}{h'}}\).
Für den Grenzwert erhält man also \(\lim_{h\to 0}\frac{e^h - 1}{h} = \lim_{h\to 0}\frac{\lim_{h'\to 0}(1+h')^{\frac{h}{h'}} - 1}{h} = \lim_{h\to 0} \frac{(1+h)^{\frac{h}{h}}-1}{h} = 1\).
Bin mir ehrlich gesagt nicht 100% sicher, ob man den letzten Schritt allgemein so machen darf, aber ich denke ich weiß jetzt immerhin, was du meinst.
  ─   posix 26.12.2020 um 01:03

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