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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.
Somit können wir nun \$a^x\$ ausklammern und, da es nicht von \$h\$ abhängt, vor den Limes ziehen, so dass man den Ausdruck \$a^x*lim_{h->0} {a^h-1}/h\$ erhält. Nun verwenden wir einen kleinen "Trick": Wenn wir die Zahl \$1\$ durch \$a^0\$ ersetzen, bleibt der Ausdruck \$a^x*lim_{h->0} {a^h-a^0}/h\$ übrig, wobei \$lim_{h->0} {a^h-a^0}/h\$ nach der Definition der Ableitung nichts anderes ist, als die Ableitung von \$f(x)=a^x\$ an der Stelle 0, also \$f'(0)\$. Insgesamt haben wir als Ableitung von \$f(x)=a^x\$ den Ausdruck \$f'(x)=a^x * f'(0)=f(x)*f'(0)\$. \$ox\$ Dieses Ergebnis ist nicht wirklich zufriedenstellend: da benötigt man für die Ableitung an der Stelle x die Ableitung der Funktion an der Stelle 0! Und genau diese Ableitung haben wir noch nicht! Deshalb sind wir hier noch nicht fertig und suchen einen anderen Weg: in der Herleitung kam gerade der Ausdruck \$lim_{h->0} {a^h-a^0}/h\$ vor; können wir vielleicht eine Basis a so wählen, dass dieser Limes die Zahl 1 ergibt? Dazu folgender Ansatz: \$lim_{h->0} {a^h-a^0}/h=lim_{n->oo} {a^{1/n}-1}/{1/n}\$ Anstatt \$h\$ gegen 0 gehen zu lassen, kann man ebenso gut das \$h\$ durch \$1/n\$ ersetzen, wenn man das \$n\$ gegen \$oo\$ laufen lässt.
Damit haben wir das fehlende Glied in unserem Beweis: Es gilt c = 1, daher 1. Nachbemerkung: Formel ( 21) offenbart die wahre Bedeutung der Zahl e. Unter allen Funktionen x ® a x mit beliebigen reellen Basen a ist die einzige, die mit ihrer Ableitung identisch ist! Wir können diese bemerkenswerte Eigenschaft auch so formulieren: Es gibt nur eine einzige auf der Menge der reellen Zahlen definierte differenzierbare Funktion f, für die die beiden Aussagen f '( x) = f ( x) für alle reellen x f (0) = 1 zutreffen, und zwar f ( x) = e x. Die Zahl e kann dann als f (1) definiert werden. Von diesem Standpunkt aus betrachtet, erscheint die Eulersche Zahl als ein sehr "natürliches" mathematisches Objekt.
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
Dazu betrachten wir den Grenzwert Das Ergebnis dieses Grenzwerts liefert genau die Eulersche Zahl. Ein jährlicher Zinssatz von ist jedoch unüblich, besonders in der heutigen Zeit. Uns hindert nichts daran, unsere Überlegungen auf einen beliebigen Zinssatz zu übertragen (bisher war). Teilt man die Auszahlung der Zinsen auf gleich große Zeiträume auf, so wächst das Guthaben bei jeder Verzinsung um den Faktor. Nach einem Jahr ist der Kontostand demnach auf das -fache angestiegen. Für eine kontinuierliche Verzinsung untersuchen wir den Grenzwert Es stellt sich heraus, dass dieser Grenzwert für alle existiert. Er liefert gerade den Wert der Exponentialfunktion an der Stelle. So erhalten wir folgende Definition: Annäherung der Exponentialfunktion durch Definition (Folgendarstellung der Exponentialfunktion) Die Exponentialfunktion ist definiert als Wir können diese Definition auf komplexe Zahlen ausweiten, auch wenn die Vorstellung von imaginärem Zinssatz nicht realistisch ist. Diese Darstellung ist äquivalent zur oberen Definition durch die Reihendarstellung, was wir im Folgenden noch beweisen werden.
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 –