Analyse von Funktionstermen

Liebe Mathe-Experten,

ich habe leider von Mathematik keine große Ahnung, würde mich aber gerne in die Oberstufenmathematik einarbeiten.
Besonders bei der Analyse von Funktionen fehlt mir eine Art „Rezept“ an das ich mich halten könnte!
Könnte mir jemand die Aufgabe:
f(x)= 8sin (3x+5)-4
analysieren, damit ich daran das Grundprinip erkenne?

Sehr dankbar wäre ich darüber hinaus für Literaturtips, mit denen ich mich systematisch auf das Abitur vorbereiten kann!

Vielen lieben Dank im Voraus!
Ann-Katrin Johannsmann
P.S. Meine E-Mail-Adresse: [email protected]

high

Liebe Mathe-Experten,

ich habe leider von Mathematik keine große Ahnung, würde mich
aber gerne in die Oberstufenmathematik einarbeiten.
Besonders bei der Analyse von Funktionen fehlt mir eine Art
„Rezept“ an das ich mich halten könnte!
Könnte mir jemand die Aufgabe:
f(x)= 8sin (3x+5)-4
analysieren, damit ich daran das Grundprinip erkenne?

joo. das ist im grunde eine sinus-funktion. ein sinus ja einmal von null zum maximum, dann wieder runter auf null, das ganze ins negative maximum und wieder hoch auf null. haste wahrscheinlich schonmal gesehen.

die 8 davor heiszt so viel wie 8*sinus, d.h. die amplitude verläuft zwischen +8 und -8 (und nicht zwischen +1 und -1, wie normal).

3x in den klammern bedeutet so viel wie 3*x, und damit macht dieser sinus(3*x) *drei* schwingungen in dem zeitbereich, wo sinus(x) *eine* schwingung macht. zeitberich heiszt normalerweise 0 bis 360°, oder auch 0 bis 2*pi.

+5 in den klammern heiszt, dasz die funktion um den betrag „5“ auf der x-achse nach *links* verschoben ist. bei einer °-einteilung also um 5° nach links verschoben, bei der kreisfrequenz (360° = 2*pi) also fast und eine ganze schwingung nach links verschoben. steht sin(x-…) in einer funktion, ist die nach rechts verschoben.

die -4 ganz zum schlusz heiszt, dasz die funktion um 4 nach unten verschoben ist.

die generelle funktion ist

f(x) = „Amplitude“ * sin ( „Frequenz“ *x + „Phasenverschiebung“) + "y-Achsen-Verschienung

sonderlich mathematisch war das jetzt zwar nicht, aber ich denke du verstehst mich.

Sehr dankbar wäre ich darüber hinaus für Literaturtips, mit
denen ich mich systematisch auf das Abitur vorbereiten kann!

für kurvendiskussion allgemein würde ich mir mal ein mathebuch aus der bibliothek holen. ich kann dir leider keins empfehlen, da ich immer aus den unterrichts-, bzw. vorlesungsmitschriften lerne.

Vielen lieben Dank im Voraus!
Ann-Katrin Johannsmann
P.S. Meine E-Mail-Adresse: [email protected]

ciao

der grosze blonde mit dem schwarzen fusz
www.GalaxyOfMusic.de

Hallo Ann-Katrin,
hilfreich bei der Funktionenanalyse ist das Programm Mathe-Ass

http://home.t-online.de/home/matheass/download.htm

es ist seinen Preis von 40 DM wirklich wert und man kann es ersteinmal testen (Shareware) Es liefert Ableitungen besondere Punkte (Hoch- Tief- Punkte, Wendepunkte usw.) und eine grafische Auswertung. Man kann hier auch mit Parametern arbeiten um sich Auswirkungen von Parametern auf die Funktion anzusehen…

Ich hoffe das hilft dir…

Gruss Peter

[Bei dieser Antwort wurde das Vollzitat nachträglich automatisiert entfernt]

Hallo!

In der Oberstufenmathematik kommt man eigentlich an der
Differentialrechnung nicht vorbei. Diese ist zur Analyse von
Funktionen („Kurvendiskussion“) recht nützlich.

Ziel einer Kurvendiskussion ist es, vom Funktionsterm zu einer graphischen Darstellung zu kommen, allerdings ohne die einzelnen Funktionswerte zu berechnen. Man könnte nach folgendem Rezept vorgehen:

Beispielfunktion: f(x)=8sin(3x+5)-4)

  1. Definitionsgebiet (DG)
    In welchem Intervall ist die gegebene Funktion umkehrbar
    eindeutig? Gibt es Stellen, an denen die Funktion nicht erklärt
    ist?
    Bsp: Wie schon erwähnt ist das DG einer normalen sin-Funktion
    [0;2pi). Da hier die Funktion drei Perioden innerhalb 2pi
    aus´führt und die Funktion noch verschoben ist, erhält man
    hier: DG=[-5; 2pi/3-5) Teilmenge von R (reelle Zahlen).
  2. Wertebereich (W)
    Welche Funktionswerte nimmt die Funktion in DG an?
    Bsp: W=[-8;8] in R.
  3. Nullstellen.
    Zu lösen ist die Gleichung f(x)=0.
    Bsp: 0=8sin(3x+5)-4 0=sin(3x+5)-1/2 1/2=sin(3x+5)
    pi/6=3x+5 pi/6-5=3x x=pi/9-5/3.
    Da f 2pi/3-periodisch ist, tritt die Nullstelle für
    x=pi/9-5/3 + k*pi/3 , k in Z (ganz) auf.
  4. Extrema: Hier kommt die Differentialrechnung ins Spiel.
    Die Nullstellen der 1. Ableitung f’(x) liefern Extrema, wobei
    ein Maximum vorliegt, falls die 2. Ableitung kleiner Null ist
    oder ein Minimum, falls die 2. Ableitung größer Null ist (an
    der betreffenden Stelle).
    Bsp: Die 1. Ableitung ist: f’(x)=3*8cos(3x+5)
    Die 2. Ableitung: f’’(x)=-3*24sin(3x+5)
    f’(x)=0 0=cos(3x+5) pi/2=3x+5 pi/6-5/3=x_1.
    3pi/2=3x+5 pi/2-5/3=x_2.
    Einsetzen in die 2. Ableitung liefert:
    f’’(x_1)>0 ==> (x_1,f(x_1)) ist ein Minimum
    f’’(x_2) (x_2,f(x_2)) ist ein Maximum
    Auch hier muss die Periodizität beachtet werden, wenn
    das DG nicht genug eingeschränkt worden ist.
  5. Wendepunkte
    sind Nullstellen der 2. Ableitung, sofern die dritte Ableitung
    an dieser Stelle ungleich Null ist. Allgemein kannst Du Dir
    merken, dass zwischen Maximum und Minimum ein Wendepunkt sein
    muss, sofern die Funktion stetig (in einem Zug zeichenbar)
    ist.
    Bsp: f’’(x)=0 0=sin(3x+5) 0=3x+5 x_1=-5/3
    pi=3x+5 x_2=pi/3-5/3
    Die 3. Ableitung f’’’(x)=-216cos(3x+5) ist hier ungleich
    Null. Zu beachten ist erneut die Periodizität.
  6. Zum schluss muesste man noch das Verhalten im Unendlichen und
    an eventuellen Definitionslücken betrachten. Das ist aber fuer
    den Sinus nicht so sinnvoll :wink:
  7. So, jetzt die Ergebnisse in einem Koordinatensystem verewigen
    und verbinden. Und schon hat man ein Bild von der vorliegenden
    Funktion.

Ich weiss nun zwar nicht, in wie weit Du schon mit der Differentialrechnung vertraut bist, aber Du wirst kaum daran vorbei kommen.

Viel Spass!
Sascha

PS: Ich hoffe, ich hab mich nicht verrechnet oder vertippt…