Mittlere und Momentane Änderungsrate

4 Antworten

Also zum ersten: Ja das stimmt. Die mittlere Änderungsrate lässt sich mit dem Differenzenquotienten berechnen. Aber es geht auch noch einfacher: (Y2-Y1)/(X2-X1) Und bei dem zweiten würde ich persönliches das mit dem Grenzwert sprich Limes machen.

lina57 
Fragesteller
 19.12.2013, 19:20

kannst du mir ein Beispiel bzw eine formel für 2) geben? :)

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Die Aussage über der mittlere Änderungsrate ist richtig.

Allerdings musst der Differenzenquotient (hier) mit Klammern geschrieben wrden, die Zähler und Nenner zusammenhalten, weil sonst eine falsche Aussage entsteht.


Die momentane Änderungsrate ist der Grenzwert des Differenzenquotienten

für X → Xo, wenn du ihn ( f(X) - f(Xo) ) /( X - Xo ) schreibst, oder auch

für h → 0, wenn du ihn ( f(Xo + h) - f (Xo) ) / h schreibst.

Dieser Grenzwert des Differenzenquotienten heißt Differenzialquotient und ist der Wert der Ableitung an der Stelle X =Xo.

Ableitungen bestehen (werteweise) aus lauter Differenzialquotienten. Das ist also keine Alternative.

1) korrekt bei 2) nimmt man 1. Ableitung f ' also den Grenzwert des Differenzenquotienten.

lina57 
Fragesteller
 19.12.2013, 19:20

kannst du mir ein Beispiel bzw eine formel für 2) geben? :)

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Beispiel für den Differenzialquotienten:

Ein Stein fällt von einem 500m Hohen Turm. Seine Höhe beträgt nach t Sekunden freiem Fall:

y = 500 - 9,81 t² (Höhe in Metern).

Wie schnell ist der Stein nach genau 3 Sekunden Fall?


A. Rechnung mit Differnzialquotient:

Die Momentangeschwindkeit nach drei Sekunden Fall ist für h → 0

lim (500 - 9,81 (3 +h)² ) - (500 - 9,81 * 3²) ) / h =

lim (500 - 9,81 (9 +6h + h² ) - 500 +9,81 * 3²) ) / h =

lim (- 9,81 (3³ +6h + h² ) +9,81 * 3²) ) / h =

lim (- 9,81 * 3² - 9,81 * 6h - 9,81 * h² ) +9,81 * 3²) ) / h =

lim (- 9,81 * 6h - 9,81 * h² ) / h =

lim - 9,81 * 6 - 9,81 * h =

-9,81 * 6 = - 58,86 m/s

Das Vorzeichen der Momentangeschwindigket ist negativ, weil der Stein von oben nach unten fliegt (Höhenabnahme)


B. Rechnung mit Ableitung (mit gewussten Ableitungsregeln):

y' = - 9,81 * 2t

Für t = 3 ergibt das:

-9,81 * 2 * 3 = - 9,81 * 6 = - 58,86 m/s


C. Die Ableitung besteht aus Differenzialquotienten:

Die Momentangeschwindkeit nach t Sekunden Fall ist für h → 0

lim (500 - 9,81 (t +h)² ) - (500 - 9,81 * t³) ) / h =

lim (500 - 9,81 (t² +2th + h² ) - 500 +9,81 * t³) ) / h =

lim (- 9,81 (t² +2th + h²) +9,81 * t³) ) / h =

lim (- 9,81 * t² - 9,81 * 2th - 9,81 * h² ) +9,81 * t²) ) / h =

lim (- 9,81 * 2th - 9,81 * h² ) / h =

lim - 9,81 * 2t - 9,81 * h =

-9,81 * 2t