0 Daumen
448 Aufrufe

Aufgabe:

$$r=\sqrt{2*Φ+cos^2(2*Φ+π/4})$$

Ergebnis:

$$r'(Φ)=\frac{2*sin^2(2*Φ)}{\sqrt{2*Φ+cos^2(2*Φ+π/4)}}/$$


Problem/Ansatz:

Leider habe ich schon länger an dieser Funktion rumprobiert, jedoch kam ich nie auf das richtige Ergebnis.

Versteht da jemand die genaue Vorgehensweise der Ableitung?

Danke für die Hilfe!

Avatar von

√(term) = (term)^(1/2)

Ableitung: 1/2*(term)^(-1/2)* (term)'


cos^2(a*x) wird abgeleitet zu 2*cos(ax)*(-sin(ax))*a

1 Antwort

+1 Daumen
 
Beste Antwort

Aloha :)

Hier hilft uns die Kettenregel weiter. Wir beginnen mit der Ableitung der Wurzelfunktion. Wegen \([\sqrt x]'=\frac{1}{2\sqrt x}\) haben wir im ersten Schritt:

$$r'=\left[\sqrt{2\phi+\cos^2(2\phi+\pi/4)}\right]'=\underbrace{\frac{1}{2\sqrt{2\phi+\cos^2(2\phi+\pi/4)}}}_{=\text{äußere A.}}\cdot\underbrace{\left[2\phi+\cos^2(2\phi+\pi/4)\right]'}_{=\text{innere A.}}$$Auf die verbliebene Ableitung wenden wir die Summenregel an$$r'=\frac{1}{2\sqrt{2\phi+\cos^2(2\phi+\pi/4)}}\cdot\left(2+\left[\cos^2(2\phi+\pi/4)\right]'\right)$$und wenden mit \([x^2]'=2x\) die Kettenregel ein zweites Mal an:

$$r'=\frac{1}{2\sqrt{2\phi+\cos^2(2\phi+\pi/4)}}\cdot\left(2+\underbrace{2\cos(2\phi+\pi/4)}_{=\text{äußere A.}}\cdot\underbrace{\left[\cos(2\phi+\pi/4)\right]'}_{=\text{innere A.}}\right)$$

und mit \([\cos x]'=-\sin x\) auch noch ein drittes Mal:

$$r'=\frac{1}{2\sqrt{2\phi+\cos^2(2\phi+\pi/4)}}\cdot\left(2+2\cos(2\phi+\pi/4)\cdot\underbrace{\left(-\sin(2\phi+\pi/4)\right)}_{=\text{äußere A.}}\,\underbrace{\left[2\phi+\pi/4\right]'}_{=\text{innere A.}}\right)$$

Die letzte Ableitung erhalten wir mit der Faktorregel, sodass$$r'=\frac{1}{2\sqrt{2\phi+\cos^2(2\phi+\pi/4)}}\cdot\left(2+2\cos(2\phi+\pi/4)\cdot\left(-\sin(2\phi+\pi/4)\right)\cdot2\right)$$Das kann man noch zusammenfassen:$$r'=\frac{1}{2\sqrt{2\phi+\cos^2(2\phi+\pi/4)}}\cdot\left(2-4\cos(2\phi+\pi/4)\sin(2\phi+\pi/4)\right)$$

Mit ein wenig Trigonometrie-Gymnastik:

$$\sin\left(x+\frac{\pi}{4}\right)\cos\left(x+\frac{\pi}{4}\right)=\frac{1}{2}\sin\left(2x+\frac{\pi}{2}\right)=\frac{1}{2}\cos(2x)=\frac{1}{2}\left(\cos^2x-\sin^2x\right)$$

vereinfachen wir weiter

$$r'=\frac{1}{\cancel2\sqrt{2\phi+\cos^2(2\phi+\pi/4)}}\cdot\left(\cancel2-\cancel2(\cos^2(2\phi)-\sin^2(2\phi)\right)$$

$$r'=\frac{1}{\sqrt{2\phi+\cos^2(2\phi+\pi/4)}}\cdot\left(1-\cos^2(2\phi)+\sin^2(2\phi)\right)$$

und erhalten mit \(\sin^2x+\cos^2x=1\) bzw. \(1-\cos^2x=\sin^2x\) das Ergebnis

$$r'=\frac{2\sin^2(2\phi)}{\sqrt{2\phi+\cos^2(2\phi+\pi/4)}}$$

Avatar von 152 k 🚀

Vielen Dank - jetzt habe ich es endlich.

Tatsächlich scheiterte es nur an dem  nicht erkannten Additionstheorem - leider habe ich da noch keine gute Zusammenfassung.

VG

Ein anderes Problem?

Stell deine Frage

Willkommen bei der Mathelounge! Stell deine Frage einfach und kostenlos

x
Made by a lovely community