Lösungswege Mathematik Oberstufe 7, Schülerbuch

172 Erweiterung der Differentialrechnung > Stetigkeit und Differenzierbarkeit 7 Differenzierbare Funktionen Differenzierbarkeit einer Funktion Eine Funktion f​: D → ℝ ​heißt an einer Stelle p​ ​(p ∈ D) ​differenzierbar, wenn ​f‘​(p) ​= ​lim​ x→p ​​ f​(x) ​− f​(p)​ _ x − p ​ existiert. Ist eine Funktion an jeder Stelle ihres Definitionsbereichs differenzierbar, dann nennt man f eine differenzierbare Funktion. Gib an, ob die Funktion f mit f​​(x) ​= |x|​an der Stelle 0 differenzierbar ist. Betrachtet man die Abbildung, so erkennt man, dass an der Stelle 0 keine eindeutige Tangente möglich ist. f ist an der Stelle 0 daher nicht differenzierbar. Betrachtet man den links- und rechtsseitigen Grenzwert, so erhält man: ​lim ​ x→0− ​​​|x| ​− 0 _ x ​= − 1​(da ​x < 0​) ​lim​ x→0+ ​​​|x| ​− 0 _ x ​= 1​(da ​x > 0)​ Der Grenzwert existiert nicht, da der links- und rechtsseitige Grenzwert nicht übereinstimmen. Daher ist f an der Stelle 0 nicht differenzierbar. Tipp: Alle differenzierbaren Funktionen sind auch stetig. Der Graph einer differenzierbaren Funktion darf keinen „Knick“ besitzen. Gib an, an welcher Stelle f nicht differenzierbar ist und begründe deine Entscheidung. a) ​f​(x) ​= ​|x − 3|​ b) ​f​(x) ​= 2 · ​|x + 1|​ c) ​f​(x) ​= ​|2 x − 1|​ d) ​f​(x) ​= ​|x + 3| ​+ 2​ Zusammenfassung Ableitungsregeln Produktregel ​f​(x) ​= g​(x) ​· h​(x)​ ​⇒ ​ ​f‘​(x) ​= g‘​(x) ​· h​(x) ​+ g​(x) ​· h‘​(x)​ Quotientenregel f​​(x) ​= ​ g​(x)​ _ h​(x)​​ ​⇒ ​ ​f‘​(x) ​= ​ g‘​(x) ​· h​(x) ​− g​(x) ​· h‘​(x)​ ____________ ​(h​(x)​) ​2​ ​ Konstantenregel f​​(x) ​= g​(k · x),​ ​k ∈ R​ ​⇒ ​ ​f‘​(x) ​= k · g‘​(k · x)​ Kettenregel ​f​(x) ​= g​(h​(x)​)​ ​⇒ ​ ​f‘​(x) ​= g‘​(h​(x)​) ​· h‘​(x)​ Weitere Ableitungsregeln f​​(x) ​= sin​(x)​ ​⇒ ​ ​f‘​(x) ​= cos​(x)​ ​f​(x) ​= cos​(x)​ ​⇒ ​ ​f​(x) ​= − sin​(x)​ ​f​(x) ​= ​e ​x​ ​⇒ ​ ​f‘​(x) ​= ​e ​x​ ​f​(x) ​= ln​(x)​ ​⇒ ​ ​f‘​(x) ​= ​1 _ x​ ​f​(x) ​= ​a ​x​ ​⇒ ​ ​f‘​(x) ​= ​a ​x ​· ln​(a)​ ​f​(x) ​= ​log​ a ​x​ ​⇒ ​ ​f‘​(x) ​= ​ 1 _ x · ln​(a)​​ ​f​(x) ​= ​x ​r​ (​r ∈ ℝ​) ​⇒ ​ ​f‘​(x) ​= r·​x​r−1​ Stetigkeit und Differenzierbarkeit Eine Funktion f heißt stetig an der Stelle p, wenn der Grenzwert ​lim​ x→p ​f​(x) ​existiert und mit dem Funktionswert f​​(p)​übereinstimmt (​lim​ x→p ​f​(x) ​= f​(p)​). Eine Funktion f​: D → ℝ ​heißt an einer Stelle p (​p ∈ D​) differenzierbar, wenn f​‘​(p) ​= ​lim​ x→p ​​ f​(x) ​− f​(p)​ _ x − p ​existiert. Merke Muster 644‌ x f(x) 2 4 6 –6 –4 –2 2 4 0 f 645‌ Nur zu Prüfzwecken – Eigentum des Verlags öbv

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