Mehrfach verkettete Ableitungen - Reihenfolge wichtig?

Aufrufe: 733     Aktiv: 22.06.2020 um 14:25

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Da die Codierung mit Latex etwas umständlich ist, hoffe ich, dass ich auch ohne Code das Problem gut beschreiben kann.

 

Angenommen ich habe eine Funktion z.B.

f(x) = h(x) / g(x),

die ich ableiten soll.

Dann ist klar -> Quotientenregel.

Angenommen h(x) und g(x) sind selbst zwei verkette Funktionen, z.b.

h(x) = u(v(x)) und g(x) = t(d(x)),

beide Funktionen sind **jeweils* mit der Verkettungsregel abzuleiten.

Wie ist jedoch für f(x) die richtige Reihenfolge?

Erst die Quotientenregel und damit den Bruch ableiten und dann Nenner und Zähler seperat?

Oder erst die verketteten Ausdrücke ableiten, einsetzen und nochmal mit Quotientenregel ableiten?

 

Ist mir aus der Definition nicht ersichtlich.

 

Danke im Vorraus

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Egal, wie genau deine Funktionen \(g\) und \(h\) aussehen, die Funktion \( f = \frac{h}{g} \) ist und bleibt ein Quotient, den man für gewöhnlich mit der Quotientenregel ableitet. Man erhält also zunächst \( f^{\prime} = \frac{h^{\prime} \cdot g - h \cdot g^{\prime}}{g^2} \). Wenn nun die Funktionen \(g\) und \(h\) von besonderer Form sind, beispielsweise wie in deiner Frage \(h = u \circ v \) und \(g = t \circ d\), dann erhält man \(h^{\prime} = v^{\prime} \cdot u^{\prime} \circ v \) und \(g^{\prime} = d^{\prime} \cdot t^{\prime} \circ d\) und muss diese Terme dann in die obige Formel einsetzen. Man erhält also \(f^{\prime} = \frac{v^{\prime} \cdot u^{\prime} \circ v \cdot g - h \cdot d^{\prime} \cdot t^{\prime} \circ d}{g^2} \).

Im Allgemeinen lässt sich nicht zuerst die Kettenregel anwenden. Die Kettenregel wendet man ja nur an, wenn \(f\) in der Form \(f = r \circ s \) vorliegt und das ist für \(f = \frac{u \circ v}{t \circ d}\) im Allgemeinen nicht der Fall. Im Spezialfall \( f = \frac{n \circ s}{m \circ s} = \frac{n}{m} \circ s\) wäre es tatsächlich möglich, die Kettenregel anzuwenden. Dann erhält man \( f^{\prime} = s^{\prime} \cdot (\frac{n}{m})^{\prime} \circ s = s^{\prime} \cdot (\frac{n^{\prime} \cdot m-n \cdot m^{\prime}}{m^2}) \circ s = s^{\prime} \cdot \frac{n^{\prime} \circ s \cdot m \circ s - n \circ s \cdot m^{\prime} \circ s}{(m \circ s)^2} = \frac{s^{\prime} \cdot n^{\prime} \circ s \cdot m \circ s - n \circ s \cdot s^{\prime} \cdot m^{\prime} \circ s}{(m \circ s)^2} = \frac{(n \circ s)^{\prime} \cdot (m \circ s) - (n \circ s) \cdot (m \circ s)^{\prime}}{(m \circ s)^2}\) also (logischerweise) das gleiche Ergebnis, das man auch mit der Quotientregel erhalten würde.

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Hallo, du musst in dem Fall von außen nach innen rechenen.

\(f'(x)=\left(\frac{h(x)}{g(x)}\right)'=\frac{h'(x)g(x)-h(x)g'(x)}{g(x)^2}=\frac{v'(x)u'(v(x))\cdot g(x)-h(x)\cdot d'(x)t'(d(x))}{g(x)^2}\)

viele Grüße

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perfekt, danke für deine schnelle und klare Antwort.   ─   binaryg22 22.06.2020 um 13:56

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