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Forum "Exp- und Log-Funktionen" - Ableitung von ln-Funktionen
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Ableitung von ln-Funktionen: Frage (beantwortet)
Status: (Frage) beantwortet Status 
Datum: 17:14 Mo 02.06.2008
Autor: PeterR

Aufgabe
Leiten Sie die Funktionen ab.

Hallo!
Ich habe folgende Funkt. abgeleitet und würde gern wissen, ob die Ergebnisse stimmen.

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

f(x)=(x²+1)
[mm] f'(x)=\bruch{2}{x+1} [/mm]

f(x)=xlnx
[mm] f'(x)=(1*lnx)+(x*\bruch{1}{x})=lnx+(x*\bruch{1}{x}) [/mm]

f(x)=(lnx)²
[mm] f'(x)=\bruch{2}{x} [/mm]

f(x)=lnx²
[mm] f'(x)=\bruch{2}{x} [/mm]

Gruß,
Peter

        
Bezug
Ableitung von ln-Funktionen: Korrekturen
Status: (Antwort) fertig Status 
Datum: 17:19 Mo 02.06.2008
Autor: Loddar

Hallo Peter!


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

[ok]

  

> f(x)=(x²+1)
> [mm]f'(x)=\bruch{2}{x+1}[/mm]

[notok] Die Ausgangsfunktion soll bestimmt [mm] $\red{\ln}\left(x^2+1\right)$ [/mm] lauten, oder?

Dann musst Du im Nenner das Argument der ln-Funktion schreiben und im Zähler die Ableitung dessen (MBKettenregel).

  

> f(x)=xlnx
> [mm]f'(x)=(1*lnx)+(x*\bruch{1}{x})=lnx+(x*\bruch{1}{x})[/mm]

[ok] Allerdings kann man den letzten Term noch zusammenfassen ...

  

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

[notok] Du musst hier die MBKettenregel anwenden und erst [mm] $(...)^2$ [/mm] ableiten.

  

> f(x)=lnx²
> [mm]f'(x)=\bruch{2}{x}[/mm]

[ok]


Gruß
Loddar


Bezug
                
Bezug
Ableitung von ln-Funktionen: Frage (beantwortet)
Status: (Frage) beantwortet Status 
Datum: 17:31 Mo 02.06.2008
Autor: PeterR

Zum ersten Fehler: Ja, sollte natürlich ln heißen, hab ich versehentlich vergessen einzutippen. Ich glaub auch zu wissen, wo dort mein Fehler liegt - ich hätte das x nicht rauskürzen dürfen, weils in einer Summe steht. Also müsste die Ableitung so lauten:
[mm] \bruch{2x}{x²+1} [/mm]

Zum zweiten Fehler: Dachte mir schon, dass die nicht stimmt. Wenn ich die äußere mal die innere Ableitung ausrechne, komme ich auf folgendes Ergebnis:

[mm] 2lnx*\bruch{1}{x} [/mm]
Stimmt das jetzt, oder muss das ln noch irgendwie verschwinden?

Bezug
                        
Bezug
Ableitung von ln-Funktionen: so richtig
Status: (Antwort) fertig Status 
Datum: 17:38 Mo 02.06.2008
Autor: Loddar

Hallo Peter!


Nun stimmt's ...


Gruß
Loddar


Bezug
                                
Bezug
Ableitung von ln-Funktionen: Frage (beantwortet)
Status: (Frage) beantwortet Status 
Datum: 18:11 Mo 02.06.2008
Autor: PeterR

In Ordnung, danke!

Ich hab mir nun mal die Mühe gemacht noch jeweils die zweite und dritte Ableitung aller Funktionen aufzuschreiben:

F'(x)=1/x
F''(x)=-1/x²
F'''(x)= -2/x³

[mm] F'(x)=\bruch{2x}{x²+1} [/mm]
[mm] F''(x)=\bruch{2x²+2-4x}{(x²+1)²} [/mm]
[mm] F'''(x)=\bruch{4x³-8x²+12x-8}{(x²+1)³} [/mm]  hier hab ich mich sicherlich verzettelt, vermutlich schon bei f''(x), hab den Fehler aber nicht gefunden.

F'(x)=lnx+1
F''(x)=1/x
F'''(x)=-1/x²

F'(x)=2/x
F''(x)=-2/x²
F'''(x)=-4/x³

F'(x)=2lnx*1/x
Bei der letzten komm ich nicht ganz klar. Da muss ich doch die Produktregel anwenden und komm daher auf
[mm] F''(x)=(\bruch{2}{x}*\bruch{1}{x})+(2lnx*(-\bruch{1}{x²})) [/mm]

Das müsste ich jetzt zusammenfassen und hätte
[mm] F''(x)=(\bruch{2}{x²})+(-\bruch{1}{x²}(2lnx)) [/mm]

Jetzt weiß ich nicht weiter und ich muss auch zugeben, dass das ziemlich falsch aussieht. ^^


Bezug
                                        
Bezug
Ableitung von ln-Funktionen: Mitteilung
Status: (Mitteilung) Reaktion unnötig Status 
Datum: 18:28 Mo 02.06.2008
Autor: PeterR

Ah, ich hab eben entdeckt, dass ich bei der ersten Funktion schon einen Vorzeichenfehler gemacht. f'''(x) muss 2/x³ heißen.


Arg... und dementsprechen muss es auch bei der 4. Funktion f'''(x)=4/x³ heißen

Bezug
                                                
Bezug
Ableitung von ln-Funktionen: Mitteilung
Status: (Mitteilung) Reaktion unnötig Status 
Datum: 18:41 Mo 02.06.2008
Autor: steppenhahn

Genau :-)

Bezug
                                        
Bezug
Ableitung von ln-Funktionen: Antwort
Status: (Antwort) fertig Status 
Datum: 18:40 Mo 02.06.2008
Autor: steppenhahn


> In Ordnung, danke!
>  
> Ich hab mir nun mal die Mühe gemacht noch jeweils die
> zweite und dritte Ableitung aller Funktionen
> aufzuschreiben:
>  
> F'(x)=1/x
>  F''(x)=-1/x²

Das ist richtig.

>  [mm] \red{F'''(x)= -2/x³} [/mm]

Das nicht... Ohne "-". Beim Ableiten der zweiten Ableitung entsteht doch der Faktor (-2) durch die Potenzregel!

> [mm]F'(x)=\bruch{2x}{x²+1}[/mm]
>  [mm]\red{F''(x)=\bruch{2x²+2-4x}{(x²+1)²}}[/mm]

Das ist, wie du auch unten befürchtest, falsch.
Du musst, wie du sicher richtig angefangen hast, Quotientenregel verwenden.
Hier ist praktisch eine Funktion f(x) = [mm] \bruch{u(x)}{v(x)} [/mm] mit

[mm]u(x) = 2x[/mm]
[mm]u'(x) = 2[/mm]

[mm]v(x) = (x^2+1)[/mm]
[mm]v'(x) = 2x[/mm]

Nun in Quotientenregel einsetzen:

[mm]f'(x) = \bruch{u'(x)*v(x) - u(x)*v'(x)}{v^{2}(x)}[/mm]

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

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

Und nun die dritte Ableitung genau nach demselben Schema :-)

> F'(x)=lnx+1
>  F''(x)=1/x
>  F'''(x)=-1/x²

Das ist so richtig [ok]

> F'(x)=2/x
>  F''(x)=-2/x²

[ok]

>  [mm] \red{F'''(x)=-4/x³} [/mm]

Siehe auch erste Aufgabe: Beim Ableiten der zweiten Ableitung entsteht ein negativer Faktor (-2) aus der Potenzregel, also wird die dritte Ableitung insgesamt positiv.

> F'(x)=2lnx*1/x
>  Bei der letzten komm ich nicht ganz klar. Da muss ich doch
> die Produktregel anwenden und komm daher auf
>  
> [mm]F''(x)=(\bruch{2}{x}*\bruch{1}{x})+(2lnx*(-\bruch{1}{x²}))[/mm]
>  
> Das müsste ich jetzt zusammenfassen und hätte
>  [mm]F''(x)=(\bruch{2}{x²})+(-\bruch{1}{x²}(2lnx))[/mm]
>  
> Jetzt weiß ich nicht weiter und ich muss auch zugeben, dass
> das ziemlich falsch aussieht. ^^

Es ist aber richtig! [ok]
Man kann noch vereinfachen zu:

[mm]F''(x) = \bruch{2*(1-\ln(x))}{x^{2}}[/mm]

Das solltest du im Weiteren mit der Quotientenregel ableiten!

Bezug
                                                
Bezug
Ableitung von ln-Funktionen: Frage (beantwortet)
Status: (Frage) beantwortet Status 
Datum: 19:23 Mo 02.06.2008
Autor: PeterR

Gut, vielen Dank!

Das mit dem Vorzeichenfehler hat sich ja bereits geklärt. ^^
Bleiben noch die beiden anderen. Bei der einen hab ich meinen Fehler schon entdeckt. Hab bei 2x*2x=4x geschrieben statt 4x²

F'''(x) müsste dann lauten:
[mm] \bruch{-4x³+4x²-4x-4}{(x²+1)³} [/mm]

Schaut irgendwie schon wieder verdächtig unstimmig aus. :/ Diese vielen Vieren machen mir angst.

Und bei der Letzten:
[mm] f'''(x)=\bruch{(2/x*x)-((2-2lnx)*2x))}{x³} [/mm]
[mm] =\bruch{2-4x+4lnx²}{x³} [/mm]

Passt das jetzt?


Bezug
                                                        
Bezug
Ableitung von ln-Funktionen: Korrektur zur einen
Status: (Antwort) fertig Status 
Datum: 21:36 Mo 02.06.2008
Autor: Loddar

Hallo Peter!



> F'''(x) müsste dann lauten:
> [mm]\bruch{-4x³+4x²-4x-4}{(x²+1)³}[/mm]

[notok] Da musst Du nochmal nachrechnen.

Ich habe im Zähler [mm] $4x^3-12x$ [/mm] erhalten.


Gruß
Loddar


Bezug
                                                        
Bezug
Ableitung von ln-Funktionen: Korrektur zur anderen
Status: (Antwort) fertig Status 
Datum: 21:43 Mo 02.06.2008
Autor: Loddar

Hallo Peter!


> Und bei der Letzten: [mm]f'''(x)=\bruch{(2/x*x)-((2-2lnx)*2x))}{x³}[/mm]

Hier fehlt noch einiges ...

$$f'''(x) \ = \ [mm] \bruch{\red{-} \ \bruch{2}{x}*x^{\red{2}}-[2-2\ln(x)]*2x}{x^{\red{4}}} [/mm] \ = \ ...$$

Gruß
Loddar


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