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Ich bitte um Kontrolle meiner Ergebnisse bezüglich der Arcuscosinusfunktion:

\( f(x)=\arccos (x) \)

DB, WB, Skizze, Nullstelle habe ich schon es geht nur noch um folgende Parameter:

1.) Extrema
2.) Wendepunkt
3.) Monotonie und Krümmungsverhalten der Funktion

Lösungen:
zu 1.)
Extrema:
max{cos-1(x)}=π bei x=-1
min{cos-1(x)}=0 bei x=1

zu 2.)
Wendepunkt:
W(0|0)

zu 3.)
Monotonie und Krümmungsverhalten der Funktion:
+ monoton fallend
+ konvex: von -1 (x-Achsenbereich) bis 1,5 (y-Achsenbereich)
+ konkav: von 1 (x-Achsenbereich) bis 1,5 (y-Achsenbereich)


Die Extrema und den Wendepunkt habe ich graphisch erfasst, aber wenn man die Extrema und den Wendepunkt(e) rechnerisch bestimmen möchte, muss man die 1. und 2. Ableitung bilden, stimmt's?

In der Aufgabe steht als Hinweis:
Nutzen Sie zur Bestimmung der ersten Ableitung von f(x) = arccos(x) den Satz von der Ableitung der Umkehrfunktion. Berücksichtigen Sie dabei die Beziehung sin2(x)+cos2(x) =1 in der Form sin(x) =√1−cos2(x), so dass in Ihren Ergebnissen keine trigonometrischen Funktionen mehr vorkommen.

\( f(x)=\arccos (x) b z w . \quad f(x)=\cos ^{-1}(x) \)
\( f^{\prime}(x)=\frac{1}{\sqrt{\left(-x^{2}+1\right)}} \)
\( f^{\prime \prime}(x)=\frac{-x}{\sqrt{\left(-x^{2}+1\right)^{3}}} \)

Avatar von

2 Antworten

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Beste Antwort
Hi,

ob konvex oder nicht bezieht man nur auf die x-Achse: -1<x<0. Der y-Wert hat hier nichts zu suchen.

Sonst ists richtig.


Bzgl der Ableitung kannst Du auch noch hier reinschauen:

https://www.mathelounge.de/85247/ableitung-der-umkehrfunktion-von-y-f-x-cos-x#c85989

Da habe ich das gerade beantwortet gehabt ;).


Grüße
Avatar von 141 k 🚀

Also müsste es bezüglich dem Krümmungsverhalten wie folgt lauten:

konvex: -1<x<0
konkav: 0<x<1

Die oben angegebenen Ableitungen sind zwar korrekt, aber die Ableitungen sollten über die Umkehrfunktion gebildet werden.

\( \left(f^{-1}\right)^{\prime}=\frac{1}{f^{\prime}\left(f^{-1}\right)} \)
\( f(x)=\cos (x) \)
\( f^{\prime}(x)=-\sin (x) \)
\( f^{-1}=\arccos (x) \)
\( \left(f^{-1}\right)^{\prime}=\frac{1}{f^{\prime}\left(f^{-1}\right)}=\frac{1}{(-\sin (x)(\arccos (x)))} \)
\( \begin{array}{l}\text { Mit } \cos ^{2}(x)+\sin ^{2}(x)=1 \rightarrow \sin (x)=\sqrt{\left(1-\cos ^{2}(x)\right)} \\ \frac{-1}{\sqrt{\left(1-\cos ^{2}(x)(\arccos (x))\right)}}\end{array}=\frac{-1}{\sqrt{\left(1-x^{2}\right)}} \)

Genau genommen war die obere Ableitung nicht korrekt. Das Vorzeichen fehlte.


Nun aber passts. TeX wie der Teil bzgl dem Krümmungsverhalten ;).
+2 Daumen
Der Wendepunkt stimmt nicht, er liegt bei (0/ π/2).
Avatar von
Gute Anmerkung.

cos(π/2) = 0.

π/2 = arccos(0). WP(0| π/2)

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