TU Wien:Analysis VU (diverse)/Übungen 2024S/Beispiel 130

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Man untersuche, wo die Funktion f(x) differenzierbar ist und bestimme dort f′(x):

f(x)=arcsin⁡(x2−23)

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Kettenregel

Verkettungsregel der Differenziation:

(f(g(x)))′=f′(g(x))⋅g′(x)

(Die Ableitung einer verketteten Funktion = die äußere Ableitung mal der inneren Ableitung)   (Satz 5.5)

arcsin'
Arcsin'[Bearbeiten, Wikipedia]

arcsin′⁡(x)=11−x2 Folgt aus Umkehrregel.

Definitionsmenge

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Arcsin ist definiert im Intervall [-1, +1].

Auf die Funktion f(x) angewendet, heißt das:

−1≤x2−23≤1|↑3−1≤x2−2≤1|+21≤x2≤3|1≤|x|≤3

⟹Definitionbereich ist:{1≤x≤3−1≥x≥−3

Die Ableitung von arcsin ist: arcsin′⁡(n)=11−n2

Ableiten der Funktion f(x) mittels Kettenregel:

f′(x)=arcsin′⁡(x2−23)=11−(x2−23)2⋅131(x2−23)2⋅2x=2x1−(x2−2)23⋅3(x2−2)23

Nenner-Nullstellen

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Daraus ergibt sich, dass die Funktion an folgenden Stellen ebenfalls undefiniert ist:

  • erster Nenner-Term:

1−(x2−2)23=0| −1−(x2−2)23=−1| ⋅(−1)(x2−2)23=1| ↑3(x2−2)2=1| x2−2=±1| +2x2=1;3⇒x=±1;±3

  • zweiter Nenner-Term:

(x2−2)23=0| ↑3(x2−2)2=0| x2−2=±0| +2x2=±2⇒x=±2

Für diese sechs Stellen ist f(x) also ebenfalls undefiniert.

Die Funktion f(x) ist in folgenden Intervallen definiert:

  • 1<x<3,x≠2
  • −1>x>−3,x≠−2

Übung WS07 Prof Urbanek gleiche Lösung

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