Analysis Beispiele

Bestimme, wo der Mittelwertsatz erfüllt ist f(x) = square root of x-1/9x , [0,81]
,
Schritt 1
Wenn stetig im Intervall ist und differenzierbar im Intervall , dann gibt es mindestens eine reelle Zahl im Intervall derart, dass . Der Mittelwertsatz drückt das Verhältnis aus zwischen der Steigung der Tangente an die Kurve im Punkt und der Steigung der Geraden durch die Punkte und .
Wenn stetig im Intervall ist
und wenn im Intervall differenzierbar ist,
dann gibt es mindestens einen Punkt in : .
Schritt 2
Überprüfe, ob stetig ist.
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Schritt 2.1
Um herauszufinden, ob die Funktion im Intervall stetig ist oder nicht, ermittle den Definitionsbereich von .
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Schritt 2.1.1
Setze den Radikanden in größer als oder gleich , um zu ermitteln, wo der Ausdruck nicht definiert ist.
Schritt 2.1.2
Der Definitionsbereich umfasst alle Werte von , für die der Ausdruck definiert ist.
Intervallschreibweise:
Aufzählende bzw. beschreibende Mengenschreibweise:
Intervallschreibweise:
Aufzählende bzw. beschreibende Mengenschreibweise:
Schritt 2.2
ist stetig im Intervall .
Die Funktion ist stetig.
Die Funktion ist stetig.
Schritt 3
Bestimme die Ableitung.
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Schritt 3.1
Bestimme die erste Ableitung.
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Schritt 3.1.1
Gemäß der Summenregel ist die Ableitung von nach .
Schritt 3.1.2
Berechne .
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Schritt 3.1.2.1
Benutze , um als neu zu schreiben.
Schritt 3.1.2.2
Differenziere unter Anwendung der Potenzregel, die besagt, dass gleich ist mit .
Schritt 3.1.2.3
Um als Bruch mit einem gemeinsamen Nenner zu schreiben, multipliziere mit .
Schritt 3.1.2.4
Kombiniere und .
Schritt 3.1.2.5
Vereinige die Zähler über dem gemeinsamen Nenner.
Schritt 3.1.2.6
Vereinfache den Zähler.
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Schritt 3.1.2.6.1
Mutltipliziere mit .
Schritt 3.1.2.6.2
Subtrahiere von .
Schritt 3.1.2.7
Ziehe das Minuszeichen vor den Bruch.
Schritt 3.1.3
Berechne .
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Schritt 3.1.3.1
Da konstant bezüglich ist, ist die Ableitung von nach gleich .
Schritt 3.1.3.2
Differenziere unter Anwendung der Potenzregel, die besagt, dass gleich ist mit .
Schritt 3.1.3.3
Mutltipliziere mit .
Schritt 3.1.4
Vereinfache.
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Schritt 3.1.4.1
Schreibe den Ausdruck um mithilfe der Regel des negativen Exponenten .
Schritt 3.1.4.2
Mutltipliziere mit .
Schritt 3.2
Die erste Ableitung von nach ist .
Schritt 4
Bestimme, ob die Ableitung im Intervall stetig ist.
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Schritt 4.1
Um herauszufinden, ob die Funktion im Intervall stetig ist oder nicht, ermittle den Definitionsbereich von .
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Schritt 4.1.1
Wandel Ausdrücke mit gebrochenen Exponenten in Wurzeln um.
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Schritt 4.1.1.1
Wende die Regel an, um die Potenz als Wurzel umzuschreiben.
Schritt 4.1.1.2
Alles, was auf angehoben wird, ist die Basis selbst.
Schritt 4.1.2
Setze den Radikanden in größer als oder gleich , um zu ermitteln, wo der Ausdruck nicht definiert ist.
Schritt 4.1.3
Setze den Nenner in gleich , um zu ermitteln, wo der Ausdruck nicht definiert ist.
Schritt 4.1.4
Löse nach auf.
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Schritt 4.1.4.1
Um die Wurzel auf der linken Seite der Gleichung zu entfernen, quadriere beide Seiten der Gleichung.
Schritt 4.1.4.2
Vereinfache jede Seite der Gleichung.
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Schritt 4.1.4.2.1
Benutze , um als neu zu schreiben.
Schritt 4.1.4.2.2
Vereinfache die linke Seite.
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Schritt 4.1.4.2.2.1
Vereinfache .
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Schritt 4.1.4.2.2.1.1
Wende die Produktregel auf an.
Schritt 4.1.4.2.2.1.2
Potenziere mit .
Schritt 4.1.4.2.2.1.3
Multipliziere die Exponenten in .
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Schritt 4.1.4.2.2.1.3.1
Wende die Potenzregel an und multipliziere die Exponenten, .
Schritt 4.1.4.2.2.1.3.2
Kürze den gemeinsamen Faktor von .
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Schritt 4.1.4.2.2.1.3.2.1
Kürze den gemeinsamen Faktor.
Schritt 4.1.4.2.2.1.3.2.2
Forme den Ausdruck um.
Schritt 4.1.4.2.2.1.4
Vereinfache.
Schritt 4.1.4.2.3
Vereinfache die rechte Seite.
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Schritt 4.1.4.2.3.1
zu einer beliebigen, positiven Potenz zu erheben ergibt .
Schritt 4.1.4.3
Teile jeden Ausdruck in durch und vereinfache.
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Schritt 4.1.4.3.1
Teile jeden Ausdruck in durch .
Schritt 4.1.4.3.2
Vereinfache die linke Seite.
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Schritt 4.1.4.3.2.1
Kürze den gemeinsamen Faktor von .
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Schritt 4.1.4.3.2.1.1
Kürze den gemeinsamen Faktor.
Schritt 4.1.4.3.2.1.2
Dividiere durch .
Schritt 4.1.4.3.3
Vereinfache die rechte Seite.
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Schritt 4.1.4.3.3.1
Dividiere durch .
Schritt 4.1.5
Der Definitionsbereich umfasst alle Werte von , für die der Ausdruck definiert ist.
Intervallschreibweise:
Aufzählende bzw. beschreibende Mengenschreibweise:
Intervallschreibweise:
Aufzählende bzw. beschreibende Mengenschreibweise:
Schritt 4.2
ist stetig im Intervall .
Die Funktion ist stetig.
Die Funktion ist stetig.
Schritt 5
Die Funktion ist im Intervall differenzierbar, da die Ableitung im Intervall stetig ist.
Die Funktion ist differenzierbar.
Schritt 6
Die Funktion erfüllt die beiden Bedingungen des Mittelwertsatzes. Sie ist stetig im Intervall und differenzierbar im Intervall .
ist stetig im Intervall und differenzierbar im Intervall .
Schritt 7
Berechne aus dem Intervall .
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Schritt 7.1
Ersetze in dem Ausdruck die Variable durch .
Schritt 7.2
Vereinfache das Ergebnis.
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Schritt 7.2.1
Entferne die Klammern.
Schritt 7.2.2
Vereinfache jeden Term.
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Schritt 7.2.2.1
Schreibe als um.
Schritt 7.2.2.2
Ziehe Terme aus der Wurzel heraus unter der Annahme positiver reeller Zahlen.
Schritt 7.2.2.3
Multipliziere .
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Schritt 7.2.2.3.1
Mutltipliziere mit .
Schritt 7.2.2.3.2
Mutltipliziere mit .
Schritt 7.2.3
Addiere und .
Schritt 7.2.4
Die endgültige Lösung ist .
Schritt 8
Löse nach auf. .
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Schritt 8.1
Bringe alle Terme, die nicht enthalten, auf die rechte Seite der Gleichung.
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Schritt 8.1.1
Addiere zu beiden Seiten der Gleichung.
Schritt 8.1.2
Mutltipliziere mit .
Schritt 8.1.3
Addiere und .
Schritt 8.1.4
Vereinfache jeden Term.
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Schritt 8.1.4.1
Kürze den gemeinsamen Teiler von und .
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Schritt 8.1.4.1.1
Schreibe als um.
Schritt 8.1.4.1.2
Faktorisiere aus heraus.
Schritt 8.1.4.1.3
Faktorisiere aus heraus.
Schritt 8.1.4.1.4
Kürze die gemeinsamen Faktoren.
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Schritt 8.1.4.1.4.1
Faktorisiere aus heraus.
Schritt 8.1.4.1.4.2
Kürze den gemeinsamen Faktor.
Schritt 8.1.4.1.4.3
Forme den Ausdruck um.
Schritt 8.1.4.2
Addiere und .
Schritt 8.1.4.3
Mutltipliziere mit .
Schritt 8.1.4.4
Dividiere durch .
Schritt 8.1.5
Addiere und .
Schritt 8.2
Finde den Hauptnenner der Terme in der Gleichung.
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Schritt 8.2.1
Den Hauptnenner einer Liste von Werten zu bestimmen, ist das gleiche wie das kgV der Nenner dieser Werte zu bestimmen.
Schritt 8.2.2
Da sowohl Zahlen als auch Variablen enthält, sind zwei Schritte notwendig, um das kgV zu finden. Finde das kgV für den numerischen Teil und anschließend für den variablen Teil .
Schritt 8.2.3
Das kgV ist die kleinste positive Zahl, die von all den Zahlen ohne Rest geteilt wird.
1. Notiere die Primfaktoren für jede Zahl.
2. Multipliziere jeden Faktor so oft, wie er maximal in einer der Zahlen vorkommt.
Schritt 8.2.4
Da keine Teiler außer und hat.
ist eine Primzahl
Schritt 8.2.5
hat Faktoren von und .
Schritt 8.2.6
Das kgV von ist das Ergebnis, welches man erhält, wenn man alle Primfaktoren so oft multipliziert, wie sie maximal in einer der Zahlen vorkommen.
Schritt 8.2.7
Multipliziere .
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Schritt 8.2.7.1
Mutltipliziere mit .
Schritt 8.2.7.2
Mutltipliziere mit .
Schritt 8.2.8
Das kgV von ist das Ergebnis, welches man erhält, wenn man alle Primfaktoren so oft multipliziert, wie sie maximal in einem der Terme vorkommen.
Schritt 8.2.9
Das kgV von ist der numerische Teil multipliziert mit dem variablen Teil.
Schritt 8.3
Multipliziere jeden Term in mit um die Brüche zu eliminieren.
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Schritt 8.3.1
Multipliziere jeden Term in mit .
Schritt 8.3.2
Vereinfache die linke Seite.
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Schritt 8.3.2.1
Schreibe neu unter Anwendung des Kommutativgesetzes der Multiplikation.
Schritt 8.3.2.2
Kürze den gemeinsamen Faktor von .
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Schritt 8.3.2.2.1
Faktorisiere aus heraus.
Schritt 8.3.2.2.2
Kürze den gemeinsamen Faktor.
Schritt 8.3.2.2.3
Forme den Ausdruck um.
Schritt 8.3.2.3
Kombiniere und .
Schritt 8.3.2.4
Kürze den gemeinsamen Faktor von .
Tippen, um mehr Schritte zu sehen ...
Schritt 8.3.2.4.1
Kürze den gemeinsamen Faktor.
Schritt 8.3.2.4.2
Forme den Ausdruck um.
Schritt 8.3.3
Vereinfache die rechte Seite.
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Schritt 8.3.3.1
Kürze den gemeinsamen Faktor von .
Tippen, um mehr Schritte zu sehen ...
Schritt 8.3.3.1.1
Faktorisiere aus heraus.
Schritt 8.3.3.1.2
Kürze den gemeinsamen Faktor.
Schritt 8.3.3.1.3
Forme den Ausdruck um.
Schritt 8.4
Löse die Gleichung.
Tippen, um mehr Schritte zu sehen ...
Schritt 8.4.1
Schreibe die Gleichung als um.
Schritt 8.4.2
Teile jeden Ausdruck in durch und vereinfache.
Tippen, um mehr Schritte zu sehen ...
Schritt 8.4.2.1
Teile jeden Ausdruck in durch .
Schritt 8.4.2.2
Vereinfache die linke Seite.
Tippen, um mehr Schritte zu sehen ...
Schritt 8.4.2.2.1
Kürze den gemeinsamen Faktor.
Schritt 8.4.2.2.2
Dividiere durch .
Schritt 8.4.3
Potenziere jede Seite der Gleichung mit , um den gebrochenen Exponenten auf der linken Seite zu eliminieren.
Schritt 8.4.4
Vereinfache den Exponenten.
Tippen, um mehr Schritte zu sehen ...
Schritt 8.4.4.1
Vereinfache die linke Seite.
Tippen, um mehr Schritte zu sehen ...
Schritt 8.4.4.1.1
Vereinfache .
Tippen, um mehr Schritte zu sehen ...
Schritt 8.4.4.1.1.1
Multipliziere die Exponenten in .
Tippen, um mehr Schritte zu sehen ...
Schritt 8.4.4.1.1.1.1
Wende die Potenzregel an und multipliziere die Exponenten, .
Schritt 8.4.4.1.1.1.2
Kürze den gemeinsamen Faktor von .
Tippen, um mehr Schritte zu sehen ...
Schritt 8.4.4.1.1.1.2.1
Kürze den gemeinsamen Faktor.
Schritt 8.4.4.1.1.1.2.2
Forme den Ausdruck um.
Schritt 8.4.4.1.1.2
Vereinfache.
Schritt 8.4.4.2
Vereinfache die rechte Seite.
Tippen, um mehr Schritte zu sehen ...
Schritt 8.4.4.2.1
Vereinfache .
Tippen, um mehr Schritte zu sehen ...
Schritt 8.4.4.2.1.1
Wende die Produktregel auf an.
Schritt 8.4.4.2.1.2
Potenziere mit .
Schritt 8.4.4.2.1.3
Potenziere mit .
Schritt 9
Es gibt eine Tangente bei parallel zur Geraden, die durch die Endpunkte und verläuft.
Es gibt eine Tangente bei parallel zur Geraden, die durch die Endpunkte und verläuft
Schritt 10