Infimum und Supremum für Cos(x) + sin(x)?

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Da die Funktion stetig und auf einer kompakten Menge definiert ist, besitzt sie ein Minimum und ein Maximum. Wenn es ein Minimum gibt, ist dieses immer gleich dem Infimum. Wenn es ein Maximum gibt, ist dieses immer gleich dem Supremum. Im Grunde ist also nach dem Minimum und dem Maximum der Funktion f gesucht.

Die Funktion f ist differenzierbar mit f'(x) = cos(x) - sin(x). Die lokalen Extremstellen von f im Intervall ]0; 2π[ sind genau die Stellen, an denen f'(x) = 0 ist.

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Demnach sind x = π/4 und x = 5π/4 die einzigen Kandidaten für Extremstellen von f im Intervall ]0, 2π[. Außerdem kommen noch die Ränder des Definitionsbereichs also 0 und 2π als Extremstellen in Frage.

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Nach meiner Überlegung sollte doch 1 und -1 für Inf und Sup. rauskommen?

Nein, das Infimum ist -√(2) und das Supremum ist √(2), wie auch in der Lösung angegeben wurde. Kannst du deine Überlegungen genauer beschreiben, wie du auf 1 bzw. -1 gekommen bist? Evtl. kann ich dir dann helfen den Fehler in deinen Überlegungen zu finden.

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mihisu  05.02.2020, 15:55

Hier übrigens eine Skizze des Funktionsgraphen, bei dem ich Infimum und Supremum markiert habe: https://i.imgur.com/i98PcUM.png

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mihisu  05.02.2020, 16:18
@mihisu

Alternativ könnte man auch zeigen, dass...

sin(x) + cos(x) = √(2) ⋅ sin(x + π/4)

... ist, und dann anhand der Amplitude √(2) das Supremum bzw. das Infimum zu √(2) bzw. -√(2) bestimmen.

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Mila1sweet 
Fragesteller
 05.02.2020, 16:14

Vielen Dank. Durch deine Erklärung ist mir das jetzt alle klar geworden. In der Trigonometrischen Tabelle findet man natürlich auch sofort den Beweis, bin da komplett falsch an die Aufgabe gegangen.

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Nein. Sinus und cosinus sind ja gegenläufig. Z.B. ist der sin(0)=0 und der cos(0)=1. Nun ist es so, dass der sin(\pi/4)=cos(\pi/4)=0,5 * \sqrt(2) ist. Da du ja sin und cos addierst, ist 1/2 + 1/2 ja 1 und wegen der \sqrt(2) bleibt diese als Supremum stehen. Das Infinum mit -\sqrt(2) rührt daher, dass sin( 5/4 * \pi)=cos(5/4 * \pi)=-1(2 * \sqrt(2) ist.

Berechne doch mal die Nullstellen der Ableitung.

Mila1sweet 
Fragesteller
 05.02.2020, 15:43

Danke. Das habe ich, aber bin jetzt genauso schlau wie voher:).

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mihisu  05.02.2020, 15:46
@Mila1sweet

Naja. Was hast du denn als Nullstellen der Ableitung raus, und wie lauten die Funktionswerte der Funktion f an diesen Stellen? Evtl. geht dir dann ein Licht auf, wenn du dich nicht verrechnet hast.

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