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Monotonieeigenschaften der Grundfunktionen

1. Potenzfunktionen   

Die Funktionen     proc (x) options operator, arrow; x^p end proc      sind
   
- streng wachsend auf [0, infinity )  für p>0  (Bild 1: durchgezogene Linien)
   - streng fallend auf      (0,
infinity ) für p<0       (Bild 1: gepunktete Linien)
   - konstant auf (0,
infinity )  für p=0    

[Maple Plot]
(Bild 1: Potenzfunktionen mit positiver  Basis und beliebigen Exponenten)


Anmerkung:  Für ganzzahlige Exponenten lassen sich die Potenzfunktionen auch
auf (-
infinity ,0) bzw. ( -infinity ,0] fortsetzen. In diesem Fall  ist die Funktion proc (x) options operator, arrow; x^p end proc
   -  wachsend auf (
-infinity, 0 ]  für ungerade positive p (d.h., p=2n+1, `in`(n,N)  )
   -  wachsend auf (
-infinity , 0)  für gerade negative p (d.h., p=-2n , `in`(n,N)  )
   -  fallend auf  (
-infinity ,0] für gerade positive p (d.h., p=2n, `in`(n,N)  )
   
-   fallend auf ( -infinity ,0)  für ungerade negative p (d.h., p=-2n+1, `in`(n,N) )   

[Maple Plot]

(Bild 2: Potenzfunktionen mit ganzzahligen Exponenten)

2. Exponentialfunktionen       

Die Exponentialfunktionen    proc (x) options operator, arrow; exp(a*x) end proc    (Bild)

[Maple Plot]
(Bild 3: Exponentialfunktionen)

sind
   - wachsend auf R für  a>0
   - fallend auf R für a<0

4.3. Die (natürliche) Logarithmusfiunktion    

  proc (x) options operator, arrow; ln(x) end proc   ist streng wachsend auf (0, infinity ).  
(Im Bild: durchgezogene rote Linie.)

[Maple Plot]

( 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  "
log[a](x)  " .
Es gilt also die Beziehung
              
x = a^log[a](x)            
(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, infinity )  für a > 1   
   - streng fallend auf (0,
infinity )  für a < 1

4.4. Winkelfunktionen  


Die nachfolgende Abbildung zeigt die Graphen der Sinus- und Cosinusfunktion:
[Maple Plot]

Bild: Winkelfunktionen.ps

Die Sinusfunktion  

" proc (x) options operator, arrow; sin(x) end proc "      ist
- streng wachsend auf allen Intervallen      2*k*pi  +   [-pi/2, pi/2] ,    `in`(k,Z)  

  (die Wachstumsintervalle sind  im Bild hellrot hervorgehoben) , und

- streng fallend auf allen Intervallen          2*k*pi  +   [pi/2, 3*pi/2] ,    `in`(k,Z)   .

 Die Cosinusfunktion    :

 " proc (x) options operator, arrow; cos(x) end proc "    ist
- streng fallend auf allen Intervallen    2*k*pi  + [0, pi] ,     `in`(k,Z)  , und
- streng wachsend auf allen Intervallen      2*k*pi  + [pi, 2*pi] ,    `in`(k,Z)  
   (die Wachstumsintervalle sind im Bild hellblau hervorgehoben) .