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Aus den Eigenschaften der Fourier-Transformation folgt, dass die sinc-Funktion analytisch und damit beliebig oft stetig differenzierbar ist. Aus der Plancherel-Identität der Fourier-Transformation folgt weiter, dass sie orthogonal zu Verschiebungen ihrer selbst um ganzzahlige Vielfache von ist, es gilt, wobei das Kronecker-Delta bezeichnet. Mit einer passenden Normierung bilden diese Verschiebungen der sinc-Funktion also ein Orthonormalsystem im Funktionenraum. Die Projektion auf den von den aufgespannten Unterraum ergibt sich als. Aufgrund der Interpolationseigenschaft gilt, also. Funktionen aus diesem Unterraum sind also durch ihre Werte an den Stellen eindeutig bestimmt. Die Rechteckfunktion als Fouriertransformierte der -Funktion hat beschränkten Träger, ist daher samt den Linearkombinationen ihrer Verschiebungen bandbeschränkt. 10 Ableitung von sin(x) und cos(x). Umgekehrt ist jede bandbeschränkte als eine solche Linearkombination darstellbar, und daher durch die Funktionswerte an den genannten Stützstellen eindeutig bestimmt.
f(x) = 5 * sin(x) f'(x) = 5 * cos(x) Erklärung: Der Koeffizient 5 bleibt erhalten; aus sin(x) wird abgeleitet cos(x). f(x) = 13x – cos(x) f'(x) = 13 + sin(x) Erklärung: 13x abgeleitet ist 13; – cos(x) abgeleitet ist –(-sin(x)); ergibt aufgelöst + sin(x) f(x) = -15 * sin(x) + 7 * cos(x) f'(x) = -15 * cos(x) – 7 * sin(x) Erklärung: Die Koeffizienten -15 und 7 bleiben jeweils erhalten; sin(x) abgeleitet ergibt cos(x); cos(x) abgeleitet ergibt –sin(x); somit ergibt sich für den ersten Teil der Funktion -15 * cos(x) und für den zweiten Teil 7 * – sin(x); anders dargestellt auch -7 * sin(x)
Für die Ableitungsfunktion der Funktion f ( x) = sin ( x) werden zwei mathematische Vorkenntnisse benötigt: 1) sin x - sin y = 2 ⋅ cos ( x + y 2) ⋅ sin ( x - y 2), (Rechenregel für Sinusdifferenzen) 2) Der Grenzwert lim x → 0 sin ( x) x = 1 Sind diese beiden Vorkenntnisse vorhanden lässt sich der Beweis über den Differentialquotienten mit der h-Methode führen. [] f ' ( x) = lim h → 0 f ( x + h) - f ( x) h f ' ( x) = lim h → 0 sin ( x + h) - sin ( x) h Nach der Rechenregel für Sinusdifferenzen lässt sich der Zähler umschreiben: sin ( x + h) - sin ( x) = 2 ⋅ cos ( 2 x + h 2) ⋅ sin ( h 2) = 2 ⋅ cos ( x + h 2) ⋅ sin ( h 2) f ' ( x) = lim h → 0 2 ⋅ cos ( x + h 2) ⋅ sin ( h 2) h Der Faktor 2 im Zähler lässt sich nun noch als 1 2 in Nenner bringen: f ' ( x) = lim h → 0 cos ( x + h 2) ⋅ sin ( h 2) h 2 Da lim x → 0 sin ( x) x = 1 und somit auch sin ( h 2) h 2 = 1 ist, gilt: f ' ( x) = cos ( x)
Beweis, das -sin( x) die Ableitung von cos( x) ist Erklärung Ableitung mit Hilfe des Differentialquotienten durchführen f ( x) als cos( x) umschreiben Cosinus mit Hilfe des trigonometrischen Additionstheorems umschreiben Faktorisieren Grenzwert in zwei Grenzwerte durch den Grenzwertsatz umschreiben Invariante Terme können vor den Grenzwert geschrieben werden Grenzwerte bestimmen (dabei ist zu beachten, dass ein besonderer Grenzwert ist, auf dessen Herleitung noch einmal gesondert eingegangen wird. ) Vereinfachen und zusammenfassen Q. E. D. Beweis #2: Reihenentwicklung Die Ableitung des Cosinus kann auch mithilfe der Reihenentwicklung von cos( x) bestimmt werden: