Analysis Beispiele

$f (x) = - x^{2}$

Schritt 1

Ziehe die Differenzenquotient-Formel in Betracht.

$\frac{f (x + h) - f (x)}{h}$

Schritt 2

Bestimme die Komponenten der Definition.

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Schritt 2.1

Berechne die Funktion bei $x = x + h$ .

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Schritt 2.1.1

Ersetze in dem Ausdruck die Variable $x$ durch $x + h$ .

$f (x + h) = - {(x + h)}^{2}$

Schritt 2.1.2

Vereinfache das Ergebnis.

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Schritt 2.1.2.1

Schreibe ${(x + h)}^{2}$ als $(x + h) (x + h)$ um.

$f (x + h) = - ((x + h) (x + h))$

Schritt 2.1.2.2

Multipliziere $(x + h) (x + h)$ aus unter Verwendung der FOIL-Methode.

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Schritt 2.1.2.2.1

Wende das Distributivgesetz an.

$f (x + h) = - (x (x + h) + h (x + h))$

Schritt 2.1.2.2.2

Wende das Distributivgesetz an.

$f (x + h) = - (x \cdot x + x h + h (x + h))$

Schritt 2.1.2.2.3

Wende das Distributivgesetz an.

$f (x + h) = - (x \cdot x + x h + h x + h \cdot h)$

Schritt 2.1.2.3

Vereinfache und fasse gleichartige Terme zusammen.

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Schritt 2.1.2.3.1

Vereinfache jeden Term.

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Schritt 2.1.2.3.1.1

Mutltipliziere $x$ mit $x$ .

$f (x + h) = - (x^{2} + x h + h x + h \cdot h)$

Schritt 2.1.2.3.1.2

Mutltipliziere $h$ mit $h$ .

$f (x + h) = - (x^{2} + x h + h x + h^{2})$

Schritt 2.1.2.3.2

Addiere $x h$ und $h x$ .

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Schritt 2.1.2.3.2.1

Stelle $x$ und $h$ um.

$f (x + h) = - (x^{2} + h x + h x + h^{2})$

Schritt 2.1.2.3.2.2

Addiere $h x$ und $h x$ .

$f (x + h) = - (x^{2} + 2 h x + h^{2})$

Schritt 2.1.2.4

Wende das Distributivgesetz an.

$f (x + h) = - x^{2} - (2 h x) - h^{2}$

Schritt 2.1.2.5

Mutltipliziere $2$ mit $- 1$ .

$f (x + h) = - x^{2} - 2 h x - h^{2}$

Schritt 2.1.2.6

Die endgültige Lösung ist $- x^{2} - 2 h x - h^{2}$ .

$- x^{2} - 2 h x - h^{2}$

Schritt 2.2

Stelle um.

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Schritt 2.2.1

Bewege $- x^{2}$ .

$- 2 h x - h^{2} - x^{2}$

Schritt 2.2.2

Stelle $- 2 h x$ und $- h^{2}$ um.

$- h^{2} - 2 h x - x^{2}$

Schritt 2.3

Bestimme die Komponenten der Definition.

$f (x + h) = - h^{2} - 2 h x - x^{2}$

$f (x) = - x^{2}$

$f (x + h) = - h^{2} - 2 h x - x^{2}$

$f (x) = - x^{2}$

Schritt 3

Setze die Komponenten ein.

$\frac{f (x + h) - f (x)}{h} = \frac{- h^{2} - 2 h x - x^{2} - (- x^{2})}{h}$

Schritt 4

Vereinfache.

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Schritt 4.1

Vereinfache den Zähler.

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Schritt 4.1.1

Mutltipliziere $- 1$ mit $- 1$ .

$\frac{- h^{2} - 2 h x - x^{2} + 1 x^{2}}{h}$

Schritt 4.1.2

Mutltipliziere $x^{2}$ mit $1$ .

$\frac{- h^{2} - 2 h x - x^{2} + x^{2}}{h}$

Schritt 4.1.3

Schreibe $h^{2} + 2 h x + x^{2}$ als ${(h + x)}^{2}$ um.

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Schritt 4.1.3.1

Überprüfe, ob der mittlere Term das Zweifache des Produkts der Zahlen ist, die im ersten Term und im dritten Term quadriert werden.

$2 h x = 2 \cdot h \cdot x$

Schritt 4.1.3.2

Schreibe das Polynom neu.

$\frac{- (h^{2} + 2 \cdot h \cdot x + x^{2}) + x^{2}}{h}$

Schritt 4.1.3.3

Faktorisiere mithilfe der trinomischen Formel für das perfekte Quadrat $a^{2} + 2 a b + b^{2} = {(a + b)}^{2}$ , wobei $a = h$ und $b = x$ .

$\frac{- {(h + x)}^{2} + x^{2}}{h}$

Schritt 4.1.4

Stelle $- {(h + x)}^{2}$ und $x^{2}$ um.

$\frac{x^{2} - {(h + x)}^{2}}{h}$

Schritt 4.1.5

Da beide Terme perfekte Quadrate sind, faktorisiere durch Anwendung der dritten binomischen Formel, $a^{2} - b^{2} = (a + b) (a - b)$ , mit $a = x$ und $b = h + x$ .

$\frac{(x + h + x) (x - (h + x))}{h}$

Schritt 4.1.6

Vereinfache.

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Schritt 4.1.6.1

Addiere $x$ und $x$ .

$\frac{(2 x + h) (x - (h + x))}{h}$

Schritt 4.1.6.2

Wende das Distributivgesetz an.

$\frac{(2 x + h) (x - h - x)}{h}$

Schritt 4.1.6.3

Subtrahiere $x$ von $x$ .

$\frac{(2 x + h) (- h + 0)}{h}$

Schritt 4.1.6.4

Addiere $- h$ und $0$ .

$\frac{(2 x + h) \cdot - 1 h}{h}$

Schritt 4.1.6.5

Faktorisiere das negative Vorzeichen heraus.

$\frac{- ((2 x + h) h)}{h}$

$\frac{- (2 x + h) h}{h}$

Schritt 4.2

Vereinfache Terme.

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Schritt 4.2.1

Kürze den gemeinsamen Faktor von $h$ .

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Schritt 4.2.1.1

Kürze den gemeinsamen Faktor.

$\frac{- (2 x + h) h}{h}$

Schritt 4.2.1.2

Dividiere $- (2 x + h)$ durch $1$ .

$- (2 x + h)$

Schritt 4.2.2

Wende das Distributivgesetz an.

$- (2 x) - h$

Schritt 4.2.3

Mutltipliziere $2$ mit $- 1$ .

$- 2 x - h$

Schritt 5