Differentialrechnung Die Tangentensteigung
Die Berechnung der Tangentensteigung spielen wir jetzt am Beispiel einer Normalparabel durch:
Die Berechnung der Tangentensteigung spielen wir jetzt am Beispiel einer Normalparabel durch:
Zur Erinnerung: Eine Parabel hat in jedem Punkt des Graphen eine andere Steigung. Uns interessiert die Steigung im Punkt 2 und 4 (siehe nebenstehende Abbildung).
Sie ist dann auch die Steigung der Tangente an die Parabel in diesem Punkt.
Wie der Differenzenquotient des Steigungsfaktors für einen benachbarten Punkt berechnet wird, sehen Sie nachfolgend:
Weiteres Beispiel
Wir haben gesehen, dass die Steigung in einem Punkt P des Graphen nur vom x- Wert des betreffenden Punktes abhängig ist. Es war das Doppelte der x-Koordinate. Berechnen wir es nun für den Punkt P mit den Koordinaten 3 und 9: Wir setzen 3 für x, demnach 9 für x hoch zwei. Die Sekantensteigung und die weitere Umformung zeigt die nebenstehende Abbildung. Die Tangentensteigung für h gleich Null hat den Wert 6 - wieder das Doppelte des x-Wertes des betreffenden Punktes.
Die Tangentensteigungsgleichung
Wir können folgern, dass jeder Punkt der Parabel mit Zuordnungsvorschrift x gegen x hoch zwei die Steigung 2 mal x besitzt.
Als Tangentensteigungsfaktor wählen wir das Symbol f'. Wie die Funktion f(x) die Tangentensteigungsgleichung liefert, sehen Sie bei Klick auf nebenstehendes Bild. Die Tangentensteigungsfunktion wird auch als Ableitungsfunktion bezeichnet.
Die Lösung des Tangentenproblems
Die Funktionsgleichung f(x) = x3 hat die Tangentensteigungsfunktion, kurz Ableitungsfunktion, f'(x) = 3 mal x2.
Das Tangentenproblem scheint gelöst zu sein. Die Tangentensteigung ist der Grenzwert der Sekantensteigungsfunktion, sofern dieser existiert. Und die Grenzwertsätze für Funktionen haben wir bisher noch nicht benötigt.