Analysis Beispiele

$y = 100 - x^{2}$ , $[- 10, 10]$

Schritt 1

Schreibe $y = 100 - x^{2}$ als Funktion.

$f (x) = 100 - x^{2}$

Schritt 2

Ermittele die Ableitung von $f (x) = 100 - x^{2}$ .

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Schritt 2.1

Bestimme die erste Ableitung.

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Schritt 2.1.1

Differenziere.

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Schritt 2.1.1.1

Gemäß der Summenregel ist die Ableitung von $100 - x^{2}$ nach $x$ $\frac{d}{d x} [100] + \frac{d}{d x} [- x^{2}]$ .

$\frac{d}{d x} [100] + \frac{d}{d x} [- x^{2}]$

Schritt 2.1.1.2

Da $100$ konstant bezüglich $x$ ist, ist die Ableitung von $100$ bezüglich $x$ gleich $0$ .

$0 + \frac{d}{d x} [- x^{2}]$

Schritt 2.1.2

Berechne $\frac{d}{d x} [- x^{2}]$ .

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Schritt 2.1.2.1

Da $- 1$ konstant bezüglich $x$ ist, ist die Ableitung von $- x^{2}$ nach $x$ gleich $- \frac{d}{d x} [x^{2}]$ .

$0 - \frac{d}{d x} [x^{2}]$

Schritt 2.1.2.2

Differenziere unter Anwendung der Potenzregel, die besagt, dass $\frac{d}{d x} [x^{n}]$ gleich $n x^{n - 1}$ ist mit $n = 2$ .

$0 - (2 x)$

Schritt 2.1.2.3

Mutltipliziere $2$ mit $- 1$ .

$0 - 2 x$

Schritt 2.1.3

Subtrahiere $2 x$ von $0$ .

$f' (x) = - 2 x$

Schritt 2.2

Die erste Ableitung von $f (x)$ nach $x$ ist $- 2 x$ .

$- 2 x$

Schritt 3

Der Definitionsbereich umfasst alle reellen Zahlen, ausgenommen jene, für die der Ausdruck nicht definiert ist. In diesem Fall gibt es keine reellen Zahlen, für die der Ausdruck nicht definiert ist.

Intervallschreibweise:

$(- \infty, \infty)$

Aufzählende bzw. beschreibende Mengenschreibweise:

${x | x \in ℝ}$

Schritt 4

$f' (x)$ ist stetig im Intervall $[- 10, 10]$ .

$f' (x)$ ist stetig

Schritt 5

Der Durchschnittswert der Funktion $f'$ im Intervall $[a, b]$ ist definiert als $A (x) = \frac{1}{b - a} \int_{a}^{b} f (x) d x$ .

$A (x) = \frac{1}{b - a} \int_{a}^{b} f (x) d x$

Schritt 6

Setze die tatsächlichen Werte in die Formel für den Durchschnittswert einer Funktion ein.

$A (x) = \frac{1}{10 + 10} (\int_{- 10}^{10} - 2 x d x)$

Schritt 7

Da $- 2$ konstant bezüglich $x$ ist, ziehe $- 2$ aus dem Integral.

$A (x) = \frac{1}{10 + 10} (- 2 \int_{- 10}^{10} x d x)$

Schritt 8

Gemäß der Potenzregel ist das Integral von $x$ nach $x$ gleich $\frac{1}{2} x^{2}$ .

$A (x) = \frac{1}{10 + 10} (- 2 (\frac{1}{2} x^{2}]_{- 10}^{10}))$

Schritt 9

Vereinfache die Lösung.

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Schritt 9.1

Kombiniere $\frac{1}{2}$ und $x^{2}$ .

$A (x) = \frac{1}{10 + 10} (- 2 (\frac{x^{2}}{2}]_{- 10}^{10}))$

Schritt 9.2

Substituiere und vereinfache.

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Schritt 9.2.1

Berechne $\frac{x^{2}}{2}$ bei $10$ und $- 10$ .

$A (x) = \frac{1}{10 + 10} (- 2 ((\frac{10^{2}}{2}) - \frac{{(- 10)}^{2}}{2}))$

Schritt 9.2.2

Vereinfache.

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Schritt 9.2.2.1

Potenziere $10$ mit $2$ .

$A (x) = \frac{1}{10 + 10} (- 2 (\frac{100}{2} - \frac{{(- 10)}^{2}}{2}))$

Schritt 9.2.2.2

Kürze den gemeinsamen Teiler von $100$ und $2$ .

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Schritt 9.2.2.2.1

Faktorisiere $2$ aus $100$ heraus.

$A (x) = \frac{1}{10 + 10} (- 2 (\frac{2 \cdot 50}{2} - \frac{{(- 10)}^{2}}{2}))$

Schritt 9.2.2.2.2

Kürze die gemeinsamen Faktoren.

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Schritt 9.2.2.2.2.1

Faktorisiere $2$ aus $2$ heraus.

$A (x) = \frac{1}{10 + 10} (- 2 (\frac{2 \cdot 50}{2 (1)} - \frac{{(- 10)}^{2}}{2}))$

Schritt 9.2.2.2.2.2

Kürze den gemeinsamen Faktor.

$A (x) = \frac{1}{10 + 10} (- 2 (\frac{2 \cdot 50}{2 \cdot 1} - \frac{{(- 10)}^{2}}{2}))$

Schritt 9.2.2.2.2.3

Forme den Ausdruck um.

$A (x) = \frac{1}{10 + 10} (- 2 (\frac{50}{1} - \frac{{(- 10)}^{2}}{2}))$

Schritt 9.2.2.2.2.4

Dividiere $50$ durch $1$ .

$A (x) = \frac{1}{10 + 10} (- 2 (50 - \frac{{(- 10)}^{2}}{2}))$

Schritt 9.2.2.3

Potenziere $- 10$ mit $2$ .

$A (x) = \frac{1}{10 + 10} (- 2 (50 - \frac{100}{2}))$

Schritt 9.2.2.4

Kürze den gemeinsamen Teiler von $100$ und $2$ .

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Schritt 9.2.2.4.1

Faktorisiere $2$ aus $100$ heraus.

$A (x) = \frac{1}{10 + 10} (- 2 (50 - \frac{2 \cdot 50}{2}))$

Schritt 9.2.2.4.2

Kürze die gemeinsamen Faktoren.

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Schritt 9.2.2.4.2.1

Faktorisiere $2$ aus $2$ heraus.

$A (x) = \frac{1}{10 + 10} (- 2 (50 - \frac{2 \cdot 50}{2 (1)}))$

Schritt 9.2.2.4.2.2

Kürze den gemeinsamen Faktor.

$A (x) = \frac{1}{10 + 10} (- 2 (50 - \frac{2 \cdot 50}{2 \cdot 1}))$

Schritt 9.2.2.4.2.3

Forme den Ausdruck um.

$A (x) = \frac{1}{10 + 10} (- 2 (50 - \frac{50}{1}))$

Schritt 9.2.2.4.2.4

Dividiere $50$ durch $1$ .

$A (x) = \frac{1}{10 + 10} (- 2 (50 - 1 \cdot 50))$

Schritt 9.2.2.5

Mutltipliziere $- 1$ mit $50$ .

$A (x) = \frac{1}{10 + 10} (- 2 (50 - 50))$

Schritt 9.2.2.6

Subtrahiere $50$ von $50$ .

$A (x) = \frac{1}{10 + 10} (- 2 \cdot 0)$

Schritt 9.2.2.7

Mutltipliziere $- 2$ mit $0$ .

$A (x) = \frac{1}{10 + 10} (0)$

Schritt 10

Addiere $10$ und $10$ .

$A (x) = \frac{1}{20} \cdot 0$

Schritt 11

Mutltipliziere $\frac{1}{20}$ mit $0$ .

$A (x) = 0$

Schritt 12