Von zusammengesetzten Funktionen und Geradengleichungen (Komposition von Funktionen)
This is a modal window.
The media could not be loaded, either because the server or network failed or because the format is not supported.
Formal Metadata
Title |
| |
Title of Series | ||
Part Number | 24 | |
Number of Parts | 44 | |
Author | 0000-0002-4319-5413 (ORCID) | |
Contributors | ||
License | CC Attribution - NonCommercial 3.0 Germany: You are free to use, adapt and copy, distribute and transmit the work or content in adapted or unchanged form for any legal and non-commercial purpose as long as the work is attributed to the author in the manner specified by the author or licensor. | |
Identifiers | 10.5446/17874 (DOI) | |
Publisher | 0000-0002-4319-5413 (ORCID) | |
Release Date | ||
Language |
Content Metadata
Subject Area | |
Genre |
00:00
AdditionMultiplicationForceLinear regressionDivision (mathematics)Elementary arithmeticFunction (mathematics)Parameter (computer programming)Point (geometry)Division (mathematics)Line (geometry)MultiplicationLinear regressionZusammenhang <Mathematik>Physical quantityForceAdditionSquareTerm (mathematics)FactorizationSet (mathematics)Zusammengesetzte FunktionLogical constantGraph (mathematics)EquationSubtractionPotenz <Mathematik>
Transcript: German
00:00
Eine Funktion f wandelt ein Argument
x in einen Wert f(x) um. Dieser Wert kann seinerseits wieder ein Argument
für eine weitere Funktion g sein und wir erhalten am Schluss g(f(x)). Wir
sprechen hier von der Komposition von Funktionen. wenn f(x) = x² und
g(x) = Wurzel(x+1) ist, dann ist die
00:23
Komposition "g nach f von x" gleich
Wurzel(x²+1) Wurzel(x²+1) Wir können die Reihenfolge der Funktionen vertauschen. Die Komposition "f nach g von
x" entspräche (Wurzel(x+1))²
00:42
(Wurzel(x+1))² Im Allgemeinen kommt es auf die Reihenfolge an: "g von f von x"
ist nicht unbedingt gleich "f von g von x". Den Graph einer Komposition von sehr einfachen Funktionen sehen Sie
hier: Der Funktion f(x)=x² wurde die
01:01
Funktion g(x)=f(x)+1 nachgeschaltet. In diesem Graph entsteht die blau
gezeichnete Funktion durch Addition einer Konstanten aus der rot gezeichneten Funktion. f(x)=x h(x)=f(x)+4
(h(x)=x+4) Die Verknüpfung kann multiplikativ
erfolgen: f(x)=x² ; g(x)=f(x)*4
01:23
Der Graph dieser Funktion ist eine
steile Parabel. In diesem Beispiel wurde die Funktion f(x)=x² in g(x) mit einer negativen Konstante multipliziert g(x)=f(x)*(-2) Der blaue Graph
beschreibt die Funktion f(x)=x in g(x) wird die Konstante 1 abgezogen
(rote Funktion). Wir multiplizieren
01:46
g(x) mit dem Faktor 3 und erhalten
h(x) (grüne Funktion). Dies sind drei klassische Geradengleichungen. Die allgemeine Formulierung lautet: f(x)=m*x + b f(x)=m*x + b m ist die Steigung
der Geraden und lässt sich z.B. aus
02:04
zwei Punkten (x1, f(x1)) und (x2, f(x2)) ermitteln b ist der Achsenabschnitt
und entspricht dem Funktionswert zum Argument Null. Wir wollen die
Gleichung der hier gezeigten Geraden
02:23
Steigung m. Dazu zeichnen wird das sog. ermitteln. Wir bestimmen zunächst die Steigungsdreieck ein (in grüner Farbe). Die Differenz der Funktionswerte der beiden Punkte ist (4 minus 2
gleich) 2 Die Differenz der Argumente der beiden Punkte ist (8 minus 3
02:41
gleich) 5 Die Steigung beträgt also m = 2/5 = 0,4. Wir können den Achsenabschnitt entweder aus der Grafik ablesen
oder rechnerisch ermitteln, wenn wir die Geradengleichung nach b umstellen: Der Achsenabschnitt hat den Wert
0,8. Unsere Geradengleichung lautet also f(x) = m * x + b f(x) = 0,4 *
x + 0,8 Häufig besteht ein linearer
03:05
Zusammenhang zwischen zwei physikalischen Größen - etwa im HOOKEschen Gesetz
zwischen der Dehnung einer Feder und der Kraft. Der physikalische Zusammenhang ist also mit einer Gerade beschreibbar. Aufgrund zufälliger Fehler
03:21
werden die Messpunkte jedoch nicht alle exakt auf einer Gerade liegen. Man ermittelt in einem solchen Fall DIE Gerade, die am besten mit den gemessenen
Punkten vereinbar ist ("lineare Trendlinie") Zur Ermittlung der Trendlinie
verwendet man die lineare Regression: Die quadrierten und summierten Abstände der Messpunkte von der
Trendlinie müssen minimalen sein. Die
03:43
meisten Tabellenkalkulationsprogramme
beinhalten die Möglichkeit einer linearen Regression. Für die hier
gezeigten Messpunkte ergibt sich beispielsweise die Geradenfunktionen f(x)=0,4994*x+0,0033 f(x)=0,4994*x+0,0033. Für zusammengesetzte Funktionen
gilt selbstverständlich die "Reihenfolge der Rechenoperationen" (1)
04:01
Klammern werden zuerst berechnet, (2)
dann Exponenten (3) schließlich die Multiplikation und Division (4) und
am Ende die Addition und Subtraktion "Klammern vor Punkt vor Strich" In
diesem Term sind vier Funktionen hintereinander geschaltet: Zunächst
wird quadriert (f(x)=x²), dann wird 1
04:21
addiert (g(x)=f(x)+1), es wird durch 7 dividiert (h(x)=g(x)/7) und schließlich wird 2 abgezogen (i(x)=h(x)-1). Bei dieser Komposition ist das Verlaufsdiagramm
etwas komplexer: Zunächst wird 2 addiert (f(x)=x+2) dann wird auf
der einen Seite für g(x) durch x dividiert (g(x)=f(x)/x) und auf der
anderen Seite für h(x) x durch f(x)
04:43
dividiert (h(x)=x/f(x)). Schließlich
wird für i(x) g(x) und h(x) addiert. Hier sehen Sie die Komposition zweier
Funktionen in der Mengendarstellung: Jedem Element der Menge A (rot)
wird genau ein Element der Menge B (grün) zugeordnet. Jedem Element der
Menge B (grün) wird genau ein Element
05:03
der Menge C (blau) zugeordnet. Das Verlaufsdiagramm für diesen Term sieht wie folgt aus: Zunächst addieren wir
5 zu x (f(x)=x+5) und dann bilden wir den Kehrwert von f(x) (g(x)=1/f(x)) Das Verlaufsdiagramm dieser
zusammengesetzten Funktion sieht wie folgt aus: Zunächst dividieren wir 5 durch
x (f(x)=5/x), anschließend addieren
05:24
wir 1 (g(x)=f(x)+1). Gegeben sind zwei Funktionen: f(x) = 1/x; g(x)=x²+2 wir bilden die Komposition "g nach f von x" ((Wiederholung))
wir bilden die Komposition "g nach f von x" (1/x)...
05:43
(1/x)²+2 oder 1/x² + 2 Wir bilden die umgekehrte Komposition "f
nach g von x" Kehrwert von.. x²+1 1/(x²+2)