Elementarmathematik Beispiele

$f (x) = {(x + 4)}^{\frac{1}{4}}$ ; find $f^{- 1} (x)$

Schritt 1

Schreibe $f (x) = {(x + 4)}^{\frac{1}{4}}$ als Gleichung.

$y = {(x + 4)}^{\frac{1}{4}}$

Schritt 2

Vertausche die Variablen.

$x = {(y + 4)}^{\frac{1}{4}}$

Schritt 3

Löse nach $y$ auf.

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Schritt 3.1

Schreibe die Gleichung als ${(y + 4)}^{\frac{1}{4}} = x$ um.

${(y + 4)}^{\frac{1}{4}} = x$

Schritt 3.2

Potenziere jede Seite der Gleichung mit $4$ , um den gebrochenen Exponenten auf der linken Seite zu eliminieren.

${({(y + 4)}^{\frac{1}{4}})}^{4} = x^{4}$

Schritt 3.3

Vereinfache die linke Seite.

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Schritt 3.3.1

Vereinfache ${({(y + 4)}^{\frac{1}{4}})}^{4}$ .

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Schritt 3.3.1.1

Multipliziere die Exponenten in ${({(y + 4)}^{\frac{1}{4}})}^{4}$ .

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Schritt 3.3.1.1.1

Wende die Potenzregel an und multipliziere die Exponenten, ${(a^{m})}^{n} = a^{m n}$ .

${(y + 4)}^{\frac{1}{4} \cdot 4} = x^{4}$

Schritt 3.3.1.1.2

Kürze den gemeinsamen Faktor von $4$ .

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Schritt 3.3.1.1.2.1

Kürze den gemeinsamen Faktor.

${(y + 4)}^{\frac{1}{4} \cdot 4} = x^{4}$

Schritt 3.3.1.1.2.2

Forme den Ausdruck um.

${(y + 4)}^{1} = x^{4}$

Schritt 3.3.1.2

Vereinfache.

$y + 4 = x^{4}$

Schritt 3.4

Subtrahiere $4$ von beiden Seiten der Gleichung.

$y = x^{4} - 4$

Schritt 4

Ersetze $y$ durch $f^{- 1} (x)$ , um die endgültige Lösung anzuzeigen.

$f^{- 1} (x) = x^{4} - 4$

Schritt 5

Überprüfe, ob $f^{- 1} (x) = x^{4} - 4$ die Umkehrfunktion von $f (x) = {(x + 4)}^{\frac{1}{4}}$ ist.

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Schritt 5.1

Um die inverse Funktion (Umkehrfunktion) zu prüfen, prüfe ob $f^{- 1} (f (x)) = x$ ist und $f (f^{- 1} (x)) = x$ ist.

Schritt 5.2

Berechne $f^{- 1} (f (x))$ .

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Schritt 5.2.1

Bilde die verkettete Ergebnisfunktion.

$f^{- 1} (f (x))$

Schritt 5.2.2

Berechne $f^{- 1} ({(x + 4)}^{\frac{1}{4}})$ durch Einsetzen des Wertes von $f$ in $f^{- 1}$ .

$f^{- 1} ({(x + 4)}^{\frac{1}{4}}) = {({(x + 4)}^{\frac{1}{4}})}^{4} - 4$

Schritt 5.2.3

Vereinfache jeden Term.

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Schritt 5.2.3.1

Multipliziere die Exponenten in ${({(x + 4)}^{\frac{1}{4}})}^{4}$ .

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Schritt 5.2.3.1.1

Wende die Potenzregel an und multipliziere die Exponenten, ${(a^{m})}^{n} = a^{m n}$ .

$f^{- 1} ({(x + 4)}^{\frac{1}{4}}) = {(x + 4)}^{\frac{1}{4} \cdot 4} - 4$

Schritt 5.2.3.1.2

Kürze den gemeinsamen Faktor von $4$ .

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Schritt 5.2.3.1.2.1

Kürze den gemeinsamen Faktor.

$f^{- 1} ({(x + 4)}^{\frac{1}{4}}) = {(x + 4)}^{\frac{1}{4} \cdot 4} - 4$

Schritt 5.2.3.1.2.2

Forme den Ausdruck um.

$f^{- 1} ({(x + 4)}^{\frac{1}{4}}) = (x + 4) - 4$

Schritt 5.2.3.2

Vereinfache.

$f^{- 1} ({(x + 4)}^{\frac{1}{4}}) = x + 4 - 4$

Schritt 5.2.4

Vereine die Terme mit entgegengesetztem Vorzeichen in $x + 4 - 4$ .

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Schritt 5.2.4.1

Subtrahiere $4$ von $4$ .

$f^{- 1} ({(x + 4)}^{\frac{1}{4}}) = x + 0$

Schritt 5.2.4.2

Addiere $x$ und $0$ .

$f^{- 1} ({(x + 4)}^{\frac{1}{4}}) = x$

Schritt 5.3

Berechne $f (f^{- 1} (x))$ .

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Schritt 5.3.1

Bilde die verkettete Ergebnisfunktion.

$f (f^{- 1} (x))$

Schritt 5.3.2

Berechne $f (x^{4} - 4)$ durch Einsetzen des Wertes von $f^{- 1}$ in $f$ .

$f (x^{4} - 4) = {((x^{4} - 4) + 4)}^{\frac{1}{4}}$

Schritt 5.3.3

Vereine die Terme mit entgegengesetztem Vorzeichen in $(x^{4} - 4) + 4$ .

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Schritt 5.3.3.1

Addiere $- 4$ und $4$ .

$f (x^{4} - 4) = {(x^{4} + 0)}^{\frac{1}{4}}$

Schritt 5.3.3.2

Addiere $x^{4}$ und $0$ .

$f (x^{4} - 4) = {(x^{4})}^{\frac{1}{4}}$

Schritt 5.3.4

Multipliziere die Exponenten in ${(x^{4})}^{\frac{1}{4}}$ .

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Schritt 5.3.4.1

Wende die Potenzregel an und multipliziere die Exponenten, ${(a^{m})}^{n} = a^{m n}$ .

$f (x^{4} - 4) = x^{4 (\frac{1}{4})}$

Schritt 5.3.4.2

Kürze den gemeinsamen Faktor von $4$ .

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Schritt 5.3.4.2.1

Kürze den gemeinsamen Faktor.

$f (x^{4} - 4) = x^{4 (\frac{1}{4})}$

Schritt 5.3.4.2.2

Forme den Ausdruck um.

$f (x^{4} - 4) = x$

Schritt 5.4

Da $f^{- 1} (f (x)) = x$ und $f (f^{- 1} (x)) = x$ gleich sind, ist $f^{- 1} (x) = x^{4} - 4$ die inverse Funktion (Umkehrfunktion) von $f (x) = {(x + 4)}^{\frac{1}{4}}$ .

$f^{- 1} (x) = x^{4} - 4$