Differenzierbarkeit

Aufrufe: 740     Aktiv: 06.09.2020 um 14:42

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Hallo, kann mir jemand vielleicht die Zusammenhänge die hier verlangt sind verdeutlichen.

 

Danke 

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Hallo Alisa,

hier ist gefragt, ob man aus den Bedingungen links die Aussage rechts folgern kann.

Also bei a) ob man aus "f * g nicht diffbar in x0" schließen kann, dass f oder g in x0 nicht diffbar ist.
Bzw. bei b) ob man die "Gegenrichtung" folgern kann (die Aussagen sind ja hier nur vertauscht), also dass aus "f oder g in x0 nicht diffbar" folgt, dass f * g nicht diffbar in x0.

In der Vorlesung wurden sicher Bedingungen behandelt, unter welchen Umständen f * g diffbar ist. Diese sind hier mit Hilfe von logischen Umformungen anzuwenden.

Anmerkung: Man verwendet für solche Betrachtungen auch die Begriffe "hinreichend" und "notwendig", d.h. falls a) gelten sollte, dann ist f * g diffbar "hinreichend" (d.h. "daraus folgt" bzw. "=>") für die Aussage auf der rechten Seite, und falls b) gelten sollte, dann ist f * g diffbar "notwendig" (d.h. "falls" bzw. "<=") für die andere Aussage. Sollten a) UND b) richtig sein, dann ist "f * g diffbar" notwendig UND hinreichend, was man als "genau dann wenn" ("<=>") bezeichnet.

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Hallo, vielen Dank für die Antwort. Ich habe im Vorlesungsskript leider nichts über die Mulitplikation von differenzierbaren Funktionen gefunden :/
Ich würde aber behaupten, dass wenn f*g nicht differenzierbar ist, es ausreicht, wenn eine der beiden Funktionen nicht differenzierbar ist. Ich kann es nicht genau begründen. Mit der Stetigkeit wäre es einfacher zu begründen, aber nicht differenzierbar impliziert ja nicht, nicht stetig.
Wenn z.B. f(x)=|x| und g(x)=x+1 sei. f ist in x=0 klar nicht differenzierbar, dann wird bei f*g in x=0 der "Knick" bleiben. Aber ich wüsste nicht wie es ich mathematisch begründen soll
  ─   alisa 05.09.2020 um 15:16

Wäre super wenn jemand da weiterhelfen könnte :)   ─   alisa 05.09.2020 um 20:56

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Hallo Alisa,

sorry, ich war überzeugt, dass ihr die Differzierbarkeit von f*g schon in der Vorlesung gehabt hättet, und die Aufgabe sich darauf beziehen soll.
Na dann ist es sehr viel aufwändiger. 

Dass Du eine Behauptung hast, ist schon mal gut! Dann können wir darauf abzielen.

Dann brauchen wir die exakte Definition von differenzierbar aus Deiner Vorlesung.
Ich vermute, dass der Differentialquotient exisitieren muss? Habt ihr noch was anderes, woraus diffbar folgen würde?
Generelles Vorgehen bei Aufgaben im Mathe-Studium: Als erstes alle Definitionen raussuchen (und ggfs. einsetzen) und alle Sätze, die man auf die Voraussetzung anwenden kann, oder mit denen man die Behauptung folgern kann.

LG

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Genau, wir haben die Definition mit dem Differentialquotienten behandelt.   ─   alisa 05.09.2020 um 23:01

Naja also ich könnte natürlich (f*g)' mit der Definition betrachten, vllt eine Fallunterscheidung machen. Fühl mich aber da sehr unsicher   ─   alisa 05.09.2020 um 23:03

Kann man das nicht einfach mit der Produktregel begründen? Das setzt ja voraus, dass beide Funktionen differenzierbar sind. Damit könnte man ja auch begründen, dass es ausreicht, wenn eine Funktion nicht differenzierbar ist. Hmmm   ─   alisa 05.09.2020 um 23:06

Habt ihr denn die Produktregel schon? Die Voraussetzung dafür wäre nämlich, dass f*g diffbar, wenn f und g diffbar :-))) Habt ihr das doch? Kannst Du mal sehen?   ─   jannine 05.09.2020 um 23:34

Mit der Produktregel begründen kann man diffbar nicht, da man diffbar braucht, damit man die Regel anwenden kann.   ─   jannine 05.09.2020 um 23:35

Also die Produktregel ist ja einfach eine Ableitungsregel und die kam natürlich vor. Die Herleitung kann man sich ja natürlich aus der Definition denken. Im Satz für die Ableitungsregeln ist vorausgesetzt, dass f und g differenzierbar sind.   ─   alisa 06.09.2020 um 00:05

Ich bin verwirrt, da das Skript nicht gut ist, wenn in den Ableitungsregeln NIRGENDS erwähnt wird, dass f*g diffbar ist. Dann dürfte ich die Regeln nicht auf schreiben :-( Steht echt nicht dabei?   ─   jannine 06.09.2020 um 00:08

Ne steht wirklich nirgends. Ich hab 200 mal nachgeschaut gehabt :D   ─   alisa 06.09.2020 um 00:12

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Deinen Ansatz, die Definition auf (f*g)' anzuwenden, finde ich sehr gut!

Dass Du unsicher bist, macht nichts. Man muss ja eben den Stoff intensiv durchkauen - und auch Irrwege ausprobieren - bis man ihn für Prüfungen nutzen kann!

Gut wäre, wenn Du in dem Diff-Quotienten von f*g die Diff-Quotienten von f und von g innerhalb finden könntest. Dann könnte man konkrete Aussagen machen.
Schau Dir den Beweis der Produktregel an. Wenn man diesen nachvollzieht, müsste man bereits die nötigen Argumente finden können.

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Hmm meinen Sie dass ich den Diff-Quotienten von f*g als Produkt der beiden Diff-Quotienten umschreiben soll?   ─   alisa 06.09.2020 um 00:07

Aber damit ich die zwei Diff-Quotineten erhalten muss ich doch die Grenzwertsätze anwenden und da muss ich ja zumindest die Konvergenz voraussetzen, wo von ich ja aber nicht erstmal ausgehe. Oder?   ─   alisa 06.09.2020 um 00:11

Ein Produkt wird nicht herauskommen, sondern ja genau die Produktregel.
Aber wenn ihr denn also die Produktregel habt, dann darfst Du sie auch anwenden und dann darfst Du auch damit argumentieren. Wie gesagt, es ist halt "unmöglich", dass nirgends steht, dass f*g diffbar, da ich sonst nicht ableiten dürfte!
So oder so kannst Du also die Produktregel anwenden und damit argumentieren.
  ─   jannine 06.09.2020 um 00:13

PS: Den Diff-Quotienten kannst Du ja immer HINSCHREIBEN und den lim erstmal stehen lassen und DANN die Konvergenz prüfen.

Aber mir scheint das doch nicht nötig, wenn ihr die Produktregel habt.
Sorry für die Verwirrung!
  ─   jannine 06.09.2020 um 00:19

Habt ihr das Skript elektronisch und dürftet ihr es herausgeben?   ─   jannine 06.09.2020 um 00:20

JOkey danke. Jap hier der Link:
https://www3.math.tu-berlin.de/HM/Skripte/Analysis_I_und_Lineare_Algebra.pdf

Okey, also wäre es richtig so:

a) Die Aussage ist wahr, denn die Produktregel setzt die Differenzierbarkeit beider Funktionen voraus. Ist eine der beiden oder beide Funktionen nicht differenzierbar, so ist die Ableitung des Produktes dieser Funktionen nicht existent.

b) Die Aussage ist wahr, denn analog zur Begründung in a) setzt die Ableitung des Produktes zweier Funktionen, die Differenzierbarkeit beider Funktionen voraus
  ─   alisa 06.09.2020 um 00:20

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Im Beweis zu Satz 21.5 3) (Produktregel) ist enthalten, dass der Diff-Quotient von f*g existiert, dadurch haben wir also implizit, dass f*g diffbar.

Der Satz sagt also f, g diffbar => f*g diffbar.
Daraus folgt logisch f*g nicht diffbar => f oder g nicht diffbar.
Es folgt aber NICHT die umgekehrte Richtung, da wir im Satz auch nur EINE Implikationsrichtung haben!

Kann man sich Funktionen überlegen, mit denen durch das Produkt die Nicht-Konvergenz eliminiert wird?

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Okey okey, die erste Implikation ist klar. Zu b) fällt mir zum Beispiel ein 1/x * x = 1. Damit wurde die Divergenz von f(x)=x eliminiert oder? D.h. Aussage b) ist falsch.   ─   alisa 06.09.2020 um 00:56

Aber nein Moment. In x=0 ist das Produkt doch ebenfalls nicht definiert oder? Weil 0 nicht im Definitionsbereich enthalten ist.
  ─   alisa 06.09.2020 um 01:06

Ouh ich glaub ich habe eine gute Idee |x| * |x| = |x²|= x² Damit wäre in x=0 die Funktion differenzierbar, was es vorher in beiden Funktionen nicht war   ─   alisa 06.09.2020 um 01:12

Super!
Ich glaube, dass es trotz und schon auch wegen der Irrungen sehr lehrreich war! :-)
  ─   jannine 06.09.2020 um 07:57

Ja aufjedenfall! Bedanke mich nochmals :)   ─   alisa 06.09.2020 um 12:36

Ach ja: Mach doch bitte ein Häkchen, da die Aufgabe fertig ist :-)
Liebe Grüße
  ─   jannine 06.09.2020 um 14:42

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Man muss hier genau auf die formulierten Aussagen achten, sonst kommt man leicht auf Glatteis.

Für a) hilft es zu wissen, dass \((A\Longrightarrow B)\iff (\neg B\Longrightarrow \neg A)\) gilt.

Für b) empfiehlt es sich zu überlegen, ob es möglich ist, aus nicht differenzierbaren Funktionen durch Produktbildung differenzierbare zu basteln. Geeignete Funktionen kennst du ja offensichtlich. Probiere das mit konkreten Funktionen aus. Achte darauf, dass die Ergebnisse eindeutig differenzierbar bzw. nicht differenzierbar sind, damit man nicht sagen muss "müsste eigentlich sein" oder so.

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Jap jap, hat sich glaube ich gerade mit Jannine geklärt :)
Danke für die Erinnerung dass die beiden Implikationen äquivalent sind!
  ─   alisa 06.09.2020 um 00:58

Leider scheint diese Antwort Unstimmigkeiten zu enthalten und muss korrigiert werden. Mikn wurde bereits informiert.