Direkt zum Inhalt

Lexikon der Mathematik: lokales Wachstumsverhalten

Wachstumsverhalten einer Funktion f : D → ℝ mit D ⊂ ℝ in einer hinreichend kleinen Umgebung einer gegebenen inneren Stelle aD. Von Interesse ist dabei insbesondere, ob f

  • an der Stelle a wächst, d. h. ob es ein ϵ > 0 so gibt, daß f (x) ≤ f (a) für x ∈ (aϵ, a) gilt und f (a) ≤ f (x) für x ∈ (a, a + ϵ), oder ob f an der Stelle a sogar streng wächst, d. h. jeweils sogar, <‘ gilt,
  • an der Stelle a fällt, d. h. ob es ein ϵ > 0 so gibt, daß f (x) ≥ f (a) für x ∈ (aϵ, a) gilt und f (a) ≥ f (x) für x ∈ (a, a + ϵ), oder ob f an der Stelle a sogar streng fällt, d. h. jeweils sogar, >‘ gilt,
  • an der Stelle a ein lokales Extremum hat.

Ist f an der Stelle a differenzierbar mit f′(a) > 0 bzw. f′(a) < 0, so wächst bzw. fällt f an der Stelle a streng. Daraus folgt jedoch nicht, daß f in einer Umgebung von a monoton wäre, wie die Beispiele zur Monotonie von Funktionen zeigen – es werden ja nur die Funktionswerte in einer Umgebung von a mit f(a) verglichen, aber nicht miteinander.

Ist f an der Stelle a differenzierbar mit f′ (a) = 0, so kann f dennoch an der Stelle a streng wachsen oder fallen, wie etwa das Beispiel f : ℝ → ℝ mit f (x) = x3 zeigt. Der Satz von Maclaurin (Maclaurin, Satz von) erlaubt Aussagen über das Wachstumsverhalten.

Selbst bei stetig differenzierbaren Funktionen braucht keiner der obigen Fälle vorzuliegen, wie man etwa an der Funktion f : ℝ → ℝ mit \begin{eqnarray}f(x)=\left\{\begin{array}{ccc}{x}^{3}\sin \frac{1}{x} &, & x\ne 0\\ 0 &, & x=0\end{array}\right.\end{eqnarray} sieht, die in jeder Umgebung von 0 „zwischen ±x3 pendelt“.

Oben wurde vorausgesetzt, daß a im Inneren des Definitionsbereichs von f liegt. Natürlich kann man auch das, einseitige‘ Wachstumsverhalten einer Funktion an einer Randstelle eines Intervalls oder allgemeiner einem Häufungspunkt ihres Definitionsbereichs untersuchen.

Schreiben Sie uns!

Wenn Sie inhaltliche Anmerkungen zu diesem Artikel haben, können Sie die Redaktion per E-Mail informieren. Wir lesen Ihre Zuschrift, bitten jedoch um Verständnis, dass wir nicht jede beantworten können.

  • Die Autoren
- Prof. Dr. Guido Walz

Partnerinhalte

Bitte erlauben Sie Javascript, um die volle Funktionalität von Spektrum.de zu erhalten.