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Forum "Analysis des R1" - Nullstellenbestimmung x+ln(x)
Nullstellenbestimmung x+ln(x) < eindimensional < reell < Analysis < Hochschule < Mathe < Vorhilfe
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Nullstellenbestimmung x+ln(x): Frage (beantwortet)
Status: (Frage) beantwortet Status 
Datum: 21:39 Do 21.08.2014
Autor: Samyy

Aufgabe
Diskutiere mögliche Lösungen von $x+ln(x)=0$ für $x>0$.

Hallo,

die Funktion $f(x)=x+ln(x)$ ist für $x>0$ streng monoton wachsend mit Bild [mm] $(-\infty,\infty)$. [/mm] Somit gibt es schonmal genau eine Lösung zu obiger Gleichung.

Leider konnte ich aber mit 'elementaren' Rechenoperationen die Gleichung nicht nach x umstellen, d.h. in die Form x=(…) bringen, wobei die rechte Seite nicht mehr von x abhängt.

Meine Frage lautet: Kann man eine Lösung mit elementaren Rechenoperationen bestimmen? Falls nein, wie kann man eine Lösung sonst bestimmen?

Viele Grüße

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

        
Bezug
Nullstellenbestimmung x+ln(x): Antwort
Status: (Antwort) fertig Status 
Datum: 21:51 Do 21.08.2014
Autor: MaslanyFanclub

Hallo,

> Diskutiere mögliche Lösungen von [mm]x+ln(x)=0[/mm] für [mm]x>0[/mm].
>  Hallo,
>  
> die Funktion [mm]f(x)=x+ln(x)[/mm] ist für [mm]x>0[/mm] streng monoton
> wachsend mit Bild [mm](-\infty,\infty)[/mm]. Somit gibt es schonmal
> genau eine Lösung zu obiger Gleichung.

Ja.

> Leider konnte ich aber mit 'elementaren' Rechenoperationen
> die Gleichung nicht nach x umstellen, d.h. in die Form
> x=(…) bringen, wobei die rechte Seite nicht mehr von x
> abhängt.

> Meine Frage lautet: Kann man eine Lösung mit elementaren
> Rechenoperationen bestimmen? Falls nein, wie kann man eine
> Lösung sonst bestimmen?

Es ist überhaupt nicht danach gefragt eine Lösung zu bestimmen - es steht nicht "Löse" sondern "diskutiere".
Nun ist diskutiere nicht sonderlich präzise, vielleicht habt ihr euch auf eine spezielle Bedeutung geeignet, ich würd das so interpretieren das man die ungefähre Lage der Lösung bestimmen soll. (du hast ja bereits bestimmt, dass es nur eine Lösung ist)
Mit algebraischen Umformungen ist die Gleichung nicht zu lösen, es geht schnell wenn Lambert's W zur Verfügung steht.

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


Bezug
                
Bezug
Nullstellenbestimmung x+ln(x): Mitteilung
Status: (Mitteilung) Reaktion unnötig Status 
Datum: 21:59 Do 21.08.2014
Autor: Samyy

Vielen Dank für die Information, dass algebraische Umformungen nicht zum Ziel führen.

Bezug
        
Bezug
Nullstellenbestimmung x+ln(x): Antwort
Status: (Antwort) fertig Status 
Datum: 22:23 Do 21.08.2014
Autor: Diophant

Hallo,

es dürfte doch hier jedem klar sein, dass das nicht analytisch lösbar ist.

Von daher zwei Vorschläge (ohne Anspruch auf Vollständigkeit):

- Newton-Verfahren
- LambertW-Funktion

Beides sind letztendlich numerische Verfahren. Recherchiere selbst!


Gruß, Diophant

Bezug
        
Bezug
Nullstellenbestimmung x+ln(x): Antwort
Status: (Antwort) fertig Status 
Datum: 12:25 Fr 22.08.2014
Autor: DieAcht

Hallo,


Du hast bereits richtig erkannt, dass die Abbildung

      [mm] $f\colon\IR_{>0}\to\IR\colon x\mapsto x+\ln(x)$ [/mm]

offenbar steng monoton wachsend ist. Mit der Stetigkeit
von [mm] $f\$ [/mm] und zum Beispiel

      [mm] $f(\frac{1}{e})=\frac{1}{e}-1<0$ [/mm] und $f(1)=1>0$

können wir mit Hilfe des Zwischenwertsatzes eine Nullstelle
eingrenzen. Mit deiner Argumentation weiter oben erhalten
wir die Existenz genau einer Nullstelle und sind fertig.

Numerische Methoden helfen hier natürlich um eine möglichst
genaue Approximation zu erhalten.

Die Labertsche W-Funktion ist hier interessant, da wir die
Nullstelle sofort hinschreiben können und es sich sogar um
einen speziellen Wert handelt - die Omega-Konstante. Wir
erhalten demnach als Nullstelle

      [mm] x_N=e^{-W(1)}=e^{-\Omega}. [/mm]


Gruß
DieAcht

Bezug
                
Bezug
Nullstellenbestimmung x+ln(x): Mitteilung
Status: (Mitteilung) Reaktion unnötig Status 
Datum: 12:45 Fr 22.08.2014
Autor: rmix22

>
> Die Labertsche W-Funktion ist hier interessant, da wir die
>  Nullstelle sofort hinschreiben können und es sich sogar
> um
>  einen speziellen Wert handelt - die Omega-Konstante. Wir
>  erhalten demnach als Nullstelle
>  
> [mm]x_N=e^{-W(1)}=e^{-\Omega}.[/mm]

>
Oder einfacher:  [mm]x_N=W(1)=\Omega}\approx{0,567143}[/mm].

Gruß RMix


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