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Monotonieeigenschaften der Grundfunktionen
1. Potenzfunktionen
Die Funktionen
sind
- streng wachsend auf [0,
) für p>0 (Bild 1: durchgezogene Linien)
- streng fallend auf (0,
) für p<0 (Bild 1: gepunktete Linien)
- konstant auf (0,
) für p=0
(Bild 1: Potenzfunktionen mit positiver Basis und beliebigen Exponenten)
Anmerkung:
Für ganzzahlige Exponenten lassen sich die Potenzfunktionen auch
auf (-
,0) bzw. (
,0] fortsetzen. In diesem Fall ist die Funktion
- wachsend auf (
] für ungerade positive p (d.h., p=2n+1,
)
- wachsend auf (
, 0) für gerade negative p (d.h., p=-2n ,
)
- fallend auf (
,0] für gerade positive p (d.h., p=2n,
)
-
fallend auf (
,0) für ungerade negative p (d.h., p=-2n+1,
)
(Bild 2: Potenzfunktionen mit ganzzahligen Exponenten)
2. Exponentialfunktionen
Die Exponentialfunktionen
(Bild)
(Bild 3: Exponentialfunktionen)
sind
- wachsend auf R für a>0
- fallend auf R für a<0
4.3. Die (natürliche) Logarithmusfiunktion
ist streng wachsend auf (0,
).
(Im Bild: durchgezogene rote Linie.)
(
Bild 4: Logarithmusfunktionen)
Anmerkung:
Wählt man statt der Naturkonstanten e eine andere Zahl a > 0 als Basis des
Logarithmus, so kennzeichnet man das zunächst durch die Bezeichnung "
" .
Es gilt also die Beziehung
(im Falle a=2 bzw. a= 10 schreibt man auch kurz ld x bzw. lg x und nennt dies den
dyadischen
bzw.
dekadischen
Logarithmus von x).
Nun hängt das Monotonieverhalten der Logarithmusfunktion natürlich von der Wahl der
Basis a > 0 ab: sie ist
- streng wachsend auf (0,
)
für a > 1
- streng fallend auf (0,
) für a < 1
4.4. Winkelfunktionen
Die nachfolgende Abbildung zeigt die Graphen der Sinus- und Cosinusfunktion:
Bild: Winkelfunktionen.ps
Die Sinusfunktion
"
"
ist
- streng wachsend auf allen Intervallen
+
,
(die Wachstumsintervalle sind im Bild hellrot hervorgehoben) , und
- streng fallend auf allen Intervallen
+
,
.
Die Cosinusfunktion :
"
"
ist
- streng fallend auf allen Intervallen
+
,
, und
- streng wachsend auf allen Intervallen
+
,
(die Wachstumsintervalle sind im Bild hellblau hervorgehoben) .