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Forum "Exp- und Log-Funktionen" - Kurvendiskussion; ln-Funktion
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Kurvendiskussion; ln-Funktion: Rückfrage
Status: (Frage) beantwortet Status 
Datum: 12:07 Mo 24.02.2014
Autor: lprulzcrossover

Aufgabe
Bestimmen Sie für die folgenden Funktionen den maximalen Definitionsbereich, die Nullstellen, Monotonie, lokale Extremstellen, Wendestellen und das Verhalten an den Definitionslücken und für x→±∞:

a) f(x) = [mm] ln|\bruch{x}{x^{2} + 1}| [/mm]


Ich habe diese Frage in keinem Forum auf anderen Internetseiten gestellt.

Zunächst kann ich die Funktion wegen der Logarithmusgesetze ja umformen, oder geht das mit dem Betrag nicht?:

[mm] ln|\bruch{x}{x^{2} + 1}| [/mm] = ln|x| - [mm] ln|x^{2} [/mm] + 1|

Als Ableitungen habe ich

f'(x) = [mm] \bruch{1}{x} [/mm] + [mm] \bruch{2x}{x^{2} + 1} [/mm]

f''(x) = [mm] -\bruch{1}{x^{2}} [/mm] + [mm] \bruch{2x^{2} - 2}{x^{4} + 2x^{2} + 1} [/mm]

heraus.
Nun möchte ich die lokalen Extrema bestimmen, daher

notw. Bed.: f'(x) = 0 :
[mm] \bruch{1}{x} [/mm] + [mm] \bruch{2x}{x^{2} + 1} [/mm] = 0   |- [mm] \bruch{1}{x} [/mm]

     ...
   x = [mm] \pm \wurzel{-\bruch{1}{3}} [/mm]

Die Wurzel aus einer negativen Zahl hat ja in der reellen Menge keine Lösung, aber laut Skizze müsste f zwei Hochstellen bei x = {-1, 1} haben...
Sieht jemand den Fehler? :/

        
Bezug
Kurvendiskussion; ln-Funktion: Vorzeichenfehler
Status: (Antwort) fertig Status 
Datum: 12:20 Mo 24.02.2014
Autor: Roadrunner

Hallo lprulzcrossover!

  

> Zunächst kann ich die Funktion wegen der
> Logarithmusgesetze ja umformen,

Sehr gute Idee.


> oder geht das mit dem Betrag nicht?:

Doch, wenn Du sie entsprechend weiter berücksichtigst (wie bei Dir zunächst geschehen).

  

> [mm]ln|\bruch{x}{x^{2} + 1}|[/mm] = ln|x| - [mm]ln|x^{2}[/mm] + 1|

[ok] Beim hinteren Term könntest Du die Betragsstriche gar weglassen, da [mm] $x^2+1 [/mm] \ > \ 0$ .


> f'(x) = [mm]\bruch{1}{x}[/mm] + [mm]\bruch{2x}{x^{2} + 1}[/mm]

Zum einen gehört hier ein Minuszeichen zwischen die beiden Terme.

Zum anderen musst Du hier aber nun wirklich aufpassen mit den Betragsstrichen.
Es bietet sich eine Fallunterscheidung für $x \ > \ 0$ bzw. $x \ < \ 0$ an (was ist eigentlich mit $x \ [mm] \red{=} [/mm] \ 0$ , Stichwort: Definitionsbereich?).

Am Ende erhältst Du aber tatsächlich eine Ableitung.


> f''(x) = [mm]-\bruch{1}{x^{2}}[/mm] + [mm]\bruch{2x^{2} - 2}{x^{4} + 2x^{2} + 1}[/mm]

[ok] Aber Nenner nicht ausmultiplizieren!


> notw. Bed.: f(x) = 0 :
> [mm]\bruch{1}{x}[/mm] + [mm]\bruch{2x}{x^{2} + 1}[/mm] = 0   |-  [mm]\bruch{1}{x}[/mm]

[notok] Folgefehler wegen Vorzeichen in der 1. Ableitung.
Wenn Du das behebst, erhältst Du die gewünschten Werte.


Gruß vom
Roadrunner

Bezug
                
Bezug
Kurvendiskussion; ln-Funktion: Gelöst
Status: (Mitteilung) Reaktion unnötig Status 
Datum: 12:29 Mo 24.02.2014
Autor: lprulzcrossover

Immer diese Flüchtigkeitsfehler... >.<
Danke! :)

Bezug
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