TU Wien:Analysis VU (diverse)/Übungen 2024S/Beispiel 120

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Man zeige, dass die folgenden Funktionen stetige Umkehrfunktionen haben und bestimme diese:

f(x)=1−x3x3,Df=(1,∞)

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zu (im Falle einer korrekten, unverifizierten Lösung "solved". Auch möglich "unsolved", "wrong", "verified_by_tutor". Alle möglichen Werte sind hier: Vorlage:Beispiel dokumentiert.)

{{Beispiel|status=solved|1=
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}}


Lösungsvorschlag von mo

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f(x)=1−x3x3f(x)=1x3−11f(x)=1x3−1f(x)=1x3−1

Um zu garantieren, dass es eine Umkehrfunktion gibt muss die Folge monoton steigend/fallend sein.

1x3−1>1(x+1)3−1

Wir haben hier 2 Funktionen die Addiert werden. Einmal die elementare Funktion 1x3 welche laut Definition stetig ist und die Konstante Funktion -1 welche natürlich auch stetig ist.

Inverse Funktion:

x=1y3−1x+1=1y3(x+1)⋅y3=1y3=1(x+1)y=1(x+1)3f−1(x)=1x+13

Lösungsvorschlag von Yousif

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Stetigkeit

Elementare Funktionen: (Satz 4.92)

x3→stetig

1→stetig

1−x3→stetig

1−x3x3→stetig

Monotonie

Strenge Monotonie

1−x3x3>1−(x+1)3(x+1)3

(1−x3)(x+1)3>(x3)(1−(x+1)3)(1−x3)(x3+3x2+3x+1)>(x3)(1−(x3+3x2+3x+1)(1−x3)(x3+3x2+3x+1)>(x3)(1−x3−3x2−3x−1)x3+3x2+3x+1−x6−3x5−3x4−x3>−x6−3x5−3x4x3+3x2+3x+1−x6−3x5−3x4−x3>−x6−3x5−3x4x3+3x2+3x+1−x6−3x5−3x4−x3+x6+3x5+3x4>03x2+3x+1>0

Die Funktion ist also stetig und streng monoton fallend besitzt daher eine Umkehrfunktion. (Satz 4.91)

Umkehrfunktion

y=1−x3x3

y⋅x3=1−x3

y⋅x3+x3=1

x3(y+1)=1

x3=1y+1

x=1y+13

--Yousafe 11:04, 25. Apr. 2021 (CEST)