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Hallo, wisst ihr wie man alle differenzierbaren Funktionen \( f: \mathbb{R} \rightarrow \mathbb{R} \) mit \( f^{\prime}=2 f \) bestimmt?

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Hallo, das geht zb über Trennung der Variablen: Mit \(f(x)=:y\)

\(y'=\frac{dy}{dx}=2\cdot y \Leftrightarrow \frac{1}{y}dy=2\cdot dx\)

Jetzt integrieren:

\(\ln(|y|)+c_1=2\cdot x+c_2\Leftrightarrow 2\cdot x+c=\ln(|y|)=\begin{cases}\ln(y), y\geq 0\\\ln(-y),y<0\end{cases}\)

Für \(y \geq 0\) hast du \(\ln(y)=2x+c\) bzw. \(f(x)=y=e^{2x+c}=e^{2x}\cdot e^c=C\cdot e^{2x}\)

Für \(y<0\) hast du \(\ln(-y)=2x+c\) bzw. \(-f(x)=-y=e^{2x+c}=e^{2x}\cdot e^c=C'\cdot e^{2x}\) also

\(f(x)=-C'\cdot e^{2x}=\gamma\cdot e^{2x}\)

Also hat die Lösung in beiden Fällen zusammengenommen diese allgemeine Form: \(f(x)=\alpha\cdot e^{2x},\quad \alpha\in \mathbb{R}\).

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Vielen Dank!

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Definiere \(h(x):=f(x)\cdot\mathrm e^{-2x}\). Offenbar ist \(h\) differenzierbar und es ist$$h^\prime(x)=f^\prime(x)\cdot\mathrm e^{-2x}-2f(x)\cdot\mathrm e^{-2x}=0\text{ für alle }x\in\mathbb R.$$Das bedeutet, dass \(h\) konstant ist. Es existiert also eine reelle Zahl \(c\) mit \(h(x)=c\) für alle \(x\).
Daraus folgt \(f(x)=c\cdot\mathrm e^{2x}\).

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