Wie beweise ich dass diese Funktion nicht diff'bar ist?

Aufrufe: 668     Aktiv: 21.03.2021 um 14:27

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Hallo Zusammen

Ich müsste eine Funktion finden, die zwar alle Richtungsableitungen an der Stelle (0,0) besitzt, jedoch nicht differenzierbar ist, habe mir folgende ausgesucht:
\(f(x,y)=0,\,\,falls\,\,(x,y) = (0,0) ,\,\,\, f(x,y)=\frac{x^2 y}{x^2+y^2}, \,\,\, falls (x,y) \neq (0,0)\)

Dabei konnte ich beweisen dass alle Richtungsableitungen existieren, nun zum Beweis dass f nicht diff'bar ist. Darf ich das so machen:
Wir bemerken, dass die Partiellen Ableitungen in einer Umgebung von (0,0) existieren und erhalten 
\(\frac{\partial f}{\partial x}=\frac{2xy^3}{(x^2+y^2)^2}\) und \(\frac{\partial f}{\partial y}=\frac{x^2(x^2-y^2)}{(x^2+y^2)^2}\). Nun bemerken wir, dass für \(y=0\) gilt:
\(\frac{x^2(x^2-y^2)}{(x^2+y^2)^2}=\frac{x^4}{x^4}=1 \neq lim_{x\rightarrow 0} \frac {\partial f}{\partial y} (x,0)\) daher kann man schliessen dass nicht alle Partiellen Ableitungen stetig sind ander Stelle (0,0) und somit ist f nicht differenzierbar auf ganz \(\mathbb{R}^2\).

Darf man das so machen oder nicht, wäre froh wenn sich das jemand kurz anschauen könnte.

Vielen Dank




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Nein, das geht nicht, weil die Unstetigkeit der part. Ableitungen nicht die Differenzierbarkeit widerlegt. Es gilt: Stetigkeit der part. Abl. impliziert Differenzierbarkeit, aber nicht umgekehrt.
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Aber wir haben einen Satz der lautet:
f ist an der Stelle x differenzierbar \(\Leftrightarrow\) die Partiellen Ableitungen von f existieren in einer Umgebung von x und sind an der Stelle x stetig.
Kann ich dann nicht daraus schliessen dass wenn sie nicht stetig sind, dass f an der stelle x nicht differenzierbar ist?
  ─   karate 21.03.2021 um 13:12

Ja das steht da so ist im Buch von Thomas C Micheals drin. Aber ja wenn das so ist dann suche ich mir eine andere Funktion, da diese meines Erachtens stetig an der Stelle (0,0) ist wenn ich diese Argumentation über die Stetigkeit der Partiellen Ableitungen nicht nutzen kann   ─   karate 21.03.2021 um 13:18

Habe es oben angehängt. Aber sehe ich das richtig, dass dann meine Funktion stetig ist an (0,0) uwas mir nicht viel bringen würde um zu zeigen dass die Funktion nicht diff'bar an (0,0) ist?   ─   karate 21.03.2021 um 13:59

Also ist dein Kommentar bezüglich des Ausschnitts aus dem Buch oder?
Okei dann ist also hier ein Fehler im Buch vielen Dank dass du mir das aufgezeigt hat.
  ─   karate 21.03.2021 um 14:15

super vielen Dank dann zeichne ich da mal einfach nur ne Implikation hinein.   ─   karate 21.03.2021 um 14:23

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