Beweis: x 1, x 2 ∈ I seien beliebige Zahlen aus I. Dann gibt es zwischen ihnen nach dem Mittelwertsatz der Differenzialrechnung ein x 0 m i t f ' ( x 0) = f ( x 2) − f ( x 1) x 2 − x 1. Wegen x 2 − x 1 > 0 u n d f ' ( x 0) ≥ 0 gilt f ' ( x 0) ⋅ ( x 2 − x 1) = f ( x 2) − f ( x 1) ≥ 0, d. h., es ist f ( x 2) ≥ f ( x 1) für beliebige x 1, x 2 ∈ I. Beweisteil II (in der "Gegenrichtung") Voraussetzung: f ist im Intervall I differenzierbar und monoton wachsend (also: Für beliebige x 1, x 2 ∈ I mit x 1 < x 2 gilt f ( x 1) ≤ f ( x 2)). Behauptung: Für alle x ∈ I gilt f ' ( x) ≥ 0. Beweis: x 1, x 2 ∈ I mit x 1 < x 2 seien beliebige Zahlen aus I. Dann gilt nach Voraussetzung f ( x 1) ≤ f ( x 2). Wegen x 2 − x 1 > 0 u n d f ( x 2) − f ( x 1) ≥ 0 ist der Quotient f ( x 2) − f ( x 1) x 2 − x 1 ≥ 0 und folglich auch sein Grenzwert für x 2 → x 1. Das Verhalten der Funktionswerte f für x ---> +/- Unendlich und x nahe Null. a)f(x)=3x^3 - 4x^5 - x^2 etc. | Mathelounge. Da aber x 1, x 2 beliebige Zahlen aus I waren, gilt für alle x ∈ I die Beziehung f ' ( x) ≥ 0. w. z. b. Für monoton fallende Funktionen kann man den Beweis der entsprechenden Beziehung analog führen.
Mach dir zu den Graphen mal eine Zeichnung. Um das verhalten im Unendlichen zu betrachten, brauchst du nur das x in der höchsten Potenz betrachten. Verhalten der funktionswerte videos. Um das Verhalten bei 0 zu untersuchen brauchen wir hier nur 0 in die Funktion einsetzen. Es kommt überall an der Stelle 0 auch null als Funktionswert hraus. a) f(x) = -2x 4 + 4x lim (x→-∞) f(x) = - ∞ lim (x→∞) f(x) = - ∞ b) f(x) = 0, 5 x² - 0. 5 x 4 lim (x→-∞) f(x) = - ∞ lim (x→∞) f(x) = - ∞ c) f(x) = -3 x 5 + 3x² - x³ lim (x→-∞) f(x) = ∞ lim (x→∞) f(x) = - ∞ d) f(x) = 10 10 * x 6 - 7x 7 + 25x lim (x→-∞) f(x) = ∞ lim (x→∞) f(x) = - ∞
Anhand des Graphen gelangt man zwar schnell zu einer Vermutung (nämlich: f ist monoton fallend für x < 1 und monoton wachsend für x > 1), aber die zu oben analoge Rechnung führt zu dem folgenden Ausdruck, der schwerer zu diskutieren ist: f ( x + h) − f ( x) = ( x + h) 2 − 2 ( x + h) − 1 − ( x 2 − 2 x − 1) = 2 h x + h 2 − 2 h Eine einfachere Methode ergibt sich aus folgendem Satz zum Zusammenhang zwischen Monotonie und 1. Ableitung: Eine im offenen Intervall differenzierbare Funktion f ist in diesem Intervall genau dann monoton wachsend (monoton fallend), wenn für alle x ∈ I die Beziehung f ' ( x) ≥ 0 (bzw. ) f ' ( x) ≤ 0 gilt. Verhalten der funktionswerte in english. Der Beweis dieses Satzes muss wegen der "genau dann, wenn" -Aussage (also einer Äquivalenzaussage) "in beiden Richtungen" geführt werden. Wir beschränken uns aber auf den Fall des monotonen Wachsens. Beweisteil I Voraussetzung: f sei eine im offenen Intervall I differenzierbare Funktion und für alle x ∈ I gelte f ' ( x) ≥ 0. Behauptung: f ist im Intervall I monoton wachsend (also: Für beliebige x 1, x 2 ∈ I mit x 1 < x 2 gilt f ( x 1) ≤ f ( x 2)).
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