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Sie x ∈ ℝ beliebig. Dann gilt exp(x) = 1 + x + x 2 2 + x 3 6 + x 4 4! + x 5 5! + … = ∑ n x n n! Behandeln wir diese unendliche Reihe wie ein Polynom, so erhalten wir exp′(x) = 0 + 1 + x + x 2 2 + x 3 6 + x 4 4! + … = ∑ n ≥ 1 n x n − 1 n! = ∑ n ≥ 1 x n − 1 (n − 1)! = ∑ n x n n! = exp(x). Man kann zeigen, dass gliedweises Differenzieren dieser Art korrekt ist. Die Summanden der Exponentialreihe verschieben sich beim Ableiten um eine Position nach links, sodass die Reihe reproduziert wird. Diese bemerkenswerte Eigenschaft lässt sich auch verwenden, um die Exponentialreihe zu motivieren: Sie ist so gemacht, dass das gliedweise Differenzieren die Reihe unverändert lässt. Die Fakultäten im Nenner gleichen die Faktoren aus, die beim Differenzieren der Monome x n entstehen. Die wohl besten Motivationen der Exponentialfunktion exp benötigen die Differentialrechnung − was ein didaktisches Problem darstellt, wenn die Funktion vor der Differentialrechnung eingeführt wird. Mit Hilfe der Ableitungsregeln können wir nun zeigen: Satz (Charakterisierung der Exponentialfunktion) Die Exponentialfunktion exp: ℝ → ℝ (zur Basis e = exp(1)) ist die eindeutige differenzierbare Funktion f: ℝ → ℝ mit den Eigenschaften f ′ = f, f (0) = 1.

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Ableitung der Exponentialfunktion Es gilt \begin{equation} f(x) = e^{x} \rightarrow f'(x)=e^{x} \end{equation} Beweis Der Beweis ist recht einfach. Man geht wieder von der Definition der Ableitung aus: \begin{equation*} f'(x) = \lim_{h\rightarrow 0}\frac{f(x+h)-f(x)}{h} = \lim_{h\rightarrow 0}\frac{e^{x+h}-e^x}{h} \end{equation*} Nutzt man die Potenzregeln $e^{x+h}=e^x\cdot e^h$ so ergibt sich: f'(x) = \lim_{h\rightarrow 0}\frac{e^x\cdot e^h -e^x}{h} = e^x\lim_{h\rightarrow 0}\cdot \frac{e^h -1}{h} Aus der nebenstehenden grafischen Komponente ergibt sich $\lim_{h\rightarrow 0}\cdot \frac{e^h -1}{h}=1$. Also $$f'(e^x)=e^x$$

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Für den Anfangswert f (0) = 1 erhalten wir die Exponentialfunktion zur Basis e. Allgemein ergibt sich die Funktion c exp für den Anfangswert f (0) = c. Keine andere Basis ist geeignet (vgl. die Berechnung der Ableitung von exp a unten)! Gewinnung des Additionstheorems Aus dem Charakterisierungssatz lässt sich das Additionstheorem herleiten. Sei hierzu y ∈ ℝ beliebig. Wir definieren f: ℝ → ℝ durch f (x) = exp(x + y) exp(y) für alle x ∈ ℝ. Dann gilt f ′(x) = f (x) und f (0) = exp (0 + y) /exp(y) = 1. Folglich ist f = exp und damit exp (x + y) = f (x) exp(y) = exp(x) exp(y) für alle x ∈ ℝ.

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( e x) ' = e x (21) Wir gehen aus vom Differenzenquotienten e x + e - e = e e - 1 e x. Beachten Sie die Struktur dieses Ausdrucks: Er ist das Produkt aus einem nur von e abhängenden Term mit e x, d. h. dem Funktionsterm selbst! Vom Grenzübergang e ® 0 ist nur der erste Faktor betroffen. Führen wir die Abkürzung c = lim ein, so ergibt sich: ( e x) ' = c e x. Die Ableitung ( e x) ' ist daher ein Vielfaches von Die Bedeutung der Proportionalitätskonstante c wird klar, wenn wir auf der rechten Seite dieser Beziehung x = 0 setzen (und bedenken, dass e 0 = 1 ist): c ist die Ableitung an der Stelle x = 0. Um ( 21) zu beweisen, müssen wir also nur mehr zeigen, dass c = 1 ist, d. dass die Exponentialfunktion x ® e x an der Stelle 0 die Ableitung 1 hat.

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Hallo. Der Beweis hängt davon ab, wie ihr die Eulersche Zahl definiert hattet. Eine Definition für e lautet so, dass e der Grenzwert für n gegen OO von (1 + 1/n)^n ist. Also e = lim[n -> OO](1 + 1/n)^n mit h:= 1/n ist dies aber gleichbedeutend mit e = lim[h -> 0](1 + h)^(1/h). Nach den Grenzwertsätzen gilt jetzt folgende Umformung: lim[h -> 0](e^h) = lim [h -> 0](1 + h), oder lim[h -> 0](e^h - 1) = lim[h -> 0](h) und schliesslich lim[h -> 0]((e^h - 1)/h) = 1 Zur formalen Korrektheit: Die Richtung in der man von der Definition von e auszugeht und auf die Behauptung schliesst, scheint in Ordnung. Man sollte aber noch überlegen, ob man die andere Richtung des Beweises (man geht von der Behauptung aus und definiert das Ergebnis als richtig) so verwenden kann. Gruss, Kosekans

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Hallo! Kann mir jemand erklären wie man 1)auf den ersten Beweis kommt 2) beim 2. Beweis darauf kommt, dass man aus kerA=kerA' schließt, dass L(A, 0)=L(A', 0)ist 3) beim 3. Beweis ganz am Ende darauf kommt, dass P trivialen Kern besitzt und dass daraus folgt, dass kerA=ker(PA)? Community-Experte Computer, Mathematik, Mathe Ich verstehe nicht ganz wo da dein Problem ist. Wie soll ich dir den Beweis besser erklären als er bereits im Buch steht? Der Kern einer Matrix A ist genau die Lösungsmenge des homogenen linearen Gleichungssystems Ax = 0. D. h. wenn Kern A = Kern A' so haben die beiden homogenen Gleichungssysteme Ax = 0 und A'x = 0 die gleiche Lösungsmenge. Wende die Aussage dass Kern A die Lösungsmenge des homogenen Gleichungssytems ist nun auf P an, d. löse Px = 0. Darf ich fragen für welches Fach in welchem Studiensemester du das benötigst? Woher ich das weiß: Studium / Ausbildung –

1. Motivation Aufgabe: Leite die beiden Funktionen \$f(x)=x^2\$ und \$g(x)=2^x\$ ab. Lösung: \$f'(x)=2x\$, aber für \$g(x)\$ haben wir noch keine Regel. Die "Ableitung" \$g'(x)=x * 2^{x-1}\$ ist falsch! In diesem Kapitel werden wir die korrekte Ableitungsregel für eine spezielle Exponentialfunktion, die sogenannte e-Funktion, kennenlernen und im nächsten Kapitel schließlich einen Weg, eine beliebige Exponentialfunktion abzuleiten. 2. Grundbegriffe und Herleitung Bei der Exponentialfunktion \$f(x)=a^x, a>0\$ wird \$a\$ als Basis und \$x\$ als Exponent bezeichnet. Diese ist nicht mit der Potenzfunktion zu verwechseln, die die Form \$f(x)=x^n\$ hat, für welche wir bereits die Ableitungsregel \$f'(x)=n * x^{n-1}\$ kennen. Um eine Ableitungsregel für eine Exponentialfunktion der Form \$f(x)=a^x\$ zu finden, gehen wir wie üblich vor: wir stellen den Differenzialquotienten auf und versuchen damit eine Regel zu erkennen: \$f'(x)=lim_{h->0} {f(x+h)-f(x)}/h=\$ \$lim_{h->0} {a^{x+h}-a^x}/h=lim_{h->0} {a^x*a^h-a^x}/h\$ Hier haben wir eines der Potenzgesetze verwendet, das uns erlaubt \$a^{x+h}\$ als \$a^x * a^h\$ zu schreiben.

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