Ableitungsfunktion Differentialgleichung [f'(x)=...)

Erste Frage Aufrufe: 952     Aktiv: 06.03.2020 um 20:27

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Guten Tag,

 

wir haben seit neuem in der Schule das Thema "Differentialgleichungen". 
Dabei sind etliche Sachen wie der "Limes(Lim)" und andere Dinge, die ich leider nicht verstehe, jedoch nächste Woche Kurzarbeitenrelevant sind.

Ich habe mir dazu auch schon von Herrn Jung auf YouTube Videos angeguckt, welche an sich hilfreich sind, jedoch verstehe ich dort nicht, wie man von "f(x)=x²-4x" auf "f'(x)=2x-4" kommt.

Auch verstehe ich das System hinter den Defferentialgleichungen nicht so wirklich.

 

Über Hilfe würde ich mich sehr freuen!

 

Mit freundlichen Grüßen,

Maxi

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Schüler, Punkte: 10

 

Vom Rest deiner Frage gehe ich davon aus, dass es um Differentialrechnung, und nicht um Differentialgleichungen geht. (Differentialgleichungen sind Gleichungen, in denen Funktionen und deren Ableitungen als Variablen vorkommen und die im allgemeinen sehr schwer bis gar nicht lösbar sind, z.B. \(\frac{dx^2}{d^2t}=-\mu\sin(x)+t\))

Ihr habt wahrscheinlich die Ableitung einer Funktion definiert als \(f'(x)=\lim_{y\to x}\frac{f(y)-f(x)}{y-x}=\lim_{h\to0}\frac{f(x+h)-f(h)}{h}.\) Ist es diese Definition und wie man damit umgeht, was du nicht verstehst?

  ─   sterecht 04.03.2020 um 18:03

genau das ist mein problem, wusste nicht mehr genau, wie das heißt c.c

  ─   maxi s. 04.03.2020 um 18:50

x²-4x

Du multiplizierst den Exponenten mit der Zahl vor der Variable und rechnest dann im Exponenten -1.

Das heißt: x² > vor dem x steht eine 1 > 2×1=2 > vor das x kommt eine 2 > danach rechnest du im exponenten -1 > 2-1=1 > die 1 schreibt man meistens nicht >> 2x

Das gleiche gilt für 4x :

Im exponenten steht 1 > 4×1=4 > man schreibt die 4 vor dem x > nun rechnest du -1 im exponenten > dort steht ja x¹ das heißt 1-1=0 > theoretisch würde man x⁰ schreiben, aber da x⁰ immer 1 ist, lässt man das x einfach weg > 4
Kannst dir merken, dass wenn dort nur x¹ oder x steht, du einfach das x weglassen kannst.
  ─   canseltn68 04.03.2020 um 21:24

Jetzt kann ich es nachvollziehen, wie die Ableitung zustande gekommen ist, danke :D   ─   maxi s. 04.03.2020 um 22:55

Wenn ihr diese Regel aber noch nicht gelernt hast, wirst du sie natürlich in deiner Kurzarbeit auch nicht verwenden dürfen.   ─   sterecht 05.03.2020 um 14:43

haben sie gestern noch gelernt zum glück   ─   maxi s. 06.03.2020 um 20:27
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Das ist natürlich ein sehr umfangreiches Thema, aber ich versuch mal, einen Überblick zu geben. Die Ableitung einer Funktion soll ein Maß für die Steigung der Funktion, für die Geschwindigkeit der Veränderung des Funktionswertes sein. In einem Intervall \([x,y]\) ist die Durchschnittsänderung \(\frac{f(x)-f(y)}{x-y}\). Das kennst du z.B. sicher aus der Physik, die Geschwindigkeit ist zurückgelegter Weg durch zurückgelegte Zeit, \(\frac{\Delta x}{\Delta t}\). Graphisch gesehen ist diese Durchschnittsänderung die Steigung der Geraden durch \((x|f(x))\) und \((y|f(y))\).

Will man jetzt die Ableitung, d.h. die momentane Änderungsrate, dann lässt man y immer näher an x wandern. Die Sekante durch x und y wird dann zur Tangente am Graphen im Punkt x. Daher kommt in der Formel der Limes.

Zur Berechnung erst mal eine erfreuliche Nachricht: Du wirst in den nächsten Wochen einfache Regeln kennenlernen, wie man bekannte Funktionen ableitet und schon bald nie wieder mit dieser Definition arbeiten müssen. 

Falls du es jetzt aber noch ein paar mal machen musst, hier noch ein illustrierendes Beispiel:

\(f(x)=x^2\). Dann ist \(f'(x)=\lim_{y\to x}\frac{y^2-x^2}{y-x}\). Wir müssen irgendwie den Nenner loswerden, dann können wir einfach x statt y schreiben und haben unsere Ableitung. Das können wir momentan noch nicht, weil wir dann durch 0 teilen würden. Nutzen wir im Zähler die dritte binomische Formel, erhalten wir

\(f'(x)=\lim_{y\to x}\frac{(x+y)(x-y)}{y-x}=\lim_{y\to x}x+y=2x.\)

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Ich verstehe es ehrlich gesagt immer noch nicht so ganz, das Thema verwirrt mich irgendwie so ziemlich :/   ─   maxi s. 04.03.2020 um 22:54

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