Kurzinfos zum
Themengebiet Analysis
Nachfolgend aufgeführt finden Sie Bilder und Kurzbeschreibungen zu
einigen Modulen, die im Programm MathProf 5.0 unter dem
dem Hauptmenüpunkt Analysis implementiert sind.
• Mathematische Funktionen I
• Mathematische Funktionen II
- Funktion f(x,p)
- 1. Ableitung f'(x,p) von f(x,p)
- 2. Ableitung f''(x,p) von f(x,p))
- Umkehrfunktion (Umkehrkurve) fu(x,p) von f(x,p)
- Krümmungskurve fk(x,p) von f(x,p)
- Spiegelung von f(x,p) an der y-Achse → f(-x,p)
- Spiegelung von f(x,p) an der x-Achse → -f(x,p)
- Spiegelung von f(x,p) am Koordinatenursprung → -f(-x,p)
- doppelten Anwendung der Funktionsargumente auf Funktion f(x,p) → f(f(x,p))
- Stammfunktion F(x) von f(x) mit Konstantenwert C = 0
- Evolute fe(x) von f(x)
- Funktion g(x,p)
- 1. Ableitung g'(x,p) von g(x,p)
- 2. Ableitung g''(x,p) von g(x,p))
- Umkehrfunktion (Umkehrkurve) gu(x,p) von g(x,p)
- Krümmungskurve gk(x,p) von g(x,p)
- Spiegelung von g(x,p) an der y-Achse → g(-x,p)
- Spiegelung von g(x,p) an der x-Achse → -g(x,p)
- Spiegelung von g(x,p) am Koordinatenursprung → -g(-x,p)
- doppelten Anwendung der Funktionsargumente auf Funktion g(x,p) → g(g(x,p))
- Stammfunktion G(x) von g(x) mit Konstantenwert C = 0
- Evolute ge(x) von g(x)
Ferner können Funktionsverknüpfungen folgender Formen ausgegeben werden:
- Addition zweier Funktionen: f(x,p) + g(x,p)
- Subtraktion zweier Funktionen: f(x,p) - g(x,p)
- Multiplikation zweier Funktionen: f(x,p) · g(x,p)
- Division zweier Funktionen: f(x,p) / g(x,p)
• Funktionen in Parameterform (Parameterkurven - Parameterdarstellung von Funktionen)
- Darstellung der Kurven von Funktionen in Parameterform, beschrieben durch Terme der Form x = f(k,p) und y = g(k,p)
- Darstellung der 1. Ableitung von Funktionen in Parameterform, beschrieben durch Terme der Form x = f(k,p) und y = g(k,p)
- Ortspunktanalyse von Funktionen in Parameterform, beschrieben durch Terme der Form x = f(k,p) und y = g(k,p)
- Kurvenverlaufsanalyse von Funktionen in Parameterform, beschrieben durch Terme der Form x = f(k,p) und y = g(k,p)
• Funktionen in Polarform (Polarkurven - Funktionen in Polarkoordinaten)
- Darstellung der Kurven von Funktionen in Polarform, beschrieben durch einen Term der Form r = f(w,p) bzw. r = f(φ,p)
- Darstellung der 1. Ableitung von Funktionen in Polarform, beschrieben durch einen Term der Form r = f(w,p) bzw. r = f(φ,p)
- Ortspunktanalyse von Funktionen in Polarform, beschrieben durch einen Term der Form r = f(w,p) bzw. r = f(φ,p)
- Kurvenverlaufsanalyse von Funktionen in Polarform, beschrieben durch einen Term der Form r = f(w,p) bzw. r = f(φ,p)
• Segmentweise (teilweise bzw. abschnittweise) definierte Funktionen
• Kurvenscharen
- Kurvenschar, beschrieben durch Funktionen in expliziter Form mit y = f(x,u,p)
- Kurvenschar, beschrieben durch Funktionen in Parameterform mit x = f(k,u,p) und y = g(k,u,p)
- Kurvenschar, beschrieben durch Funktionen in Polarform mit r = f(w,u,p) bzw. r = f(φ,u,p)
• Funktionsparameteranalyse
- Funktionen in expliziter Form, beschrieben durch Terme der Form y = f(x,u,v,p)
- Funktionen in Parameterform, beschrieben durch Terme der Form x = f(k,u,v,p) und y = g(k,u,v,p)
- Funktionen in Polarform, beschrieben durch Terme der Form r = f(w,u,v,p) bzw. r = f(φ,u,v,p)
• Funktionsschnittpunkte (Schnittpunkte zweier Funktionen)
- Schnittpunkte und Schnittwinkel zweier Funktionen der Formen y1 = f1(x) und y2 = f2(x)
- Gleichungen der Tangenten und Normalen in den Schnittpunkten dieser Funktionen
- Eigenschaften der Krümmungskreise der Funktionen, welche durch diese Schnittpunkte verlaufen
• Parameter der Sinus- und Cosinusfunktion
- Streckung bzw. Stauchung der Funktion in y-Richtung
- Änderung der Länge der kleinsten Periode der Funktion
- Verschiebung der Funktion in x-Richtung
- Verschiebung der Funktion in y-Richtung
• Kubische Funktion in allgemeiner Form
• Zahlenfolgen und rekursive Zahlenfolgen
• Parabelgleichungen
- Allgemeine Form
- Normalform
- Scheitelpunktform
- Nullstellen-Form
- 3-Punkte-Form
- Parameterdarstellung
- Allgemeine Gleichung (Hauptform)
- Ermittlung der Schnittpunkte zweier Funktionen (Parabeln und Geraden)
- Ermittlung der von zwei Parabeln eingeschlossenen Fläche
- Gleichungen der Funktionen
- Parameter p und q, sowie Diskriminante von Parabeln
- Nullstellen der Parabeln bzw. Geraden
- Scheitelpunkte von Parabeln
• Parabel und Gerade
- Allgemeine Form
- Normalform
- Scheitelpunktform
- Nullstellen-Form
- 3-Punkte-Form
- Parameterdarstellung
- Allgemeine Gleichung (Hauptform)
- Steigungs-Form
- Zwei-Punkte-Form
- Hessesche Normalenform
- Allgemeine Form
- Funktionsgleichungen der Parabeln und Geraden
- Parameter p und q, sowie Diskriminante der Parabeln
- Nullstellen der Parabeln und Geraden
- Scheitelpunkte der Parabeln
• Analyse quadratischer Funktionen
- Streckung bzw. Stauchung der Parabel
- Verschiebung der Funktion in x-Richtung
- Verschiebung der Funktion in y-Richtung
• Ermittlung ganzrationaler Funktionen
- Vorgabe der Koeffizienten a[i] der zu ermittelnden Funktionsgleichung
- Punkte, durch welche die zu ermittelnde Funktion verläuft
- Punkte, durch welche die 1. Ableitung der zu ermittelnden Funktion verläuft
- Punkte, durch welche die 1. Ableitung der zu ermittelnden Funktion verläuft
• Ganzrationale Funktionen - Interaktiv
- Produkt der Polynome A(x) und B(x)
- Quotient der Polynome A(x) und B(x)
- Restpolynom bei Division der Polynome A(x) und B(x)
- Summe der Polynome A(x) und B(x)
- 1. Ableitung des Polynoms A(x)
- 1. Ableitung des Polynoms B(x)
- 1. Ableitung des Produkts der Polynome A(x) · B(x)
- 1. Ableitung des Quotienten der Polynome A(x) / B(x)
- 1. Ableitung des Restpolynoms nach Division der Polynome A(x) / B(x)
- 1. Ableitung der Summe der Polynome A(x) + B(x)
- 2. Ableitung des Polynoms A(x)
- 2. Ableitung des Polynoms B(x)
- 2. Ableitung des Produkts der Polynome A(x) · B(x)
• Gebrochenrationale Funktionen
- Gebrochenrationale Funktion f(x)
- Teilfunktionen g1(x) und g2(x) der Funktion f(x)
- 1. Ableitung der Funktion f(x)
- 2. Ableitung der Funktion f(x)
- Polgerade der Funktion f(x)
- Asymptote der Funktion f(x)
- Gleichung der Asymptote (Hüllkurve) der Funktion f(x)
- Nullstellen und Pole der Funktion f(x)
- Extremwerte der Funktion f(x)
- Wendepunkte der Funktion f(x)
• Interpolation nach Newton und Lagrange
• Polynominterpolation
• Nullstellen - Iterationsverfahren
- Regula falsi 1. Art
- Regula falsi 2. Art
- Allgemeines Iterationsverfahren
- Newton-Verfahren
- Vereinfachtes Newton-Verfahren
- Intervallhalbierungsverfahren
• Horner-Schema
• Tangente - Normale
- Funktionswert an Stelle Px (Qx)
- Steigungswinkel der Tangente in Punkt P (Q)
- Funktionswert der 1. Ableitung der Funktion in Punkt P (Q)
- Gleichung der durch Punkt P (Q) verlaufenden Tangente
- Abstand der durch Punkt P (Q) verlaufenden Tangente zum Koordinatenursprung
- Nullstelle der durch Punkt P (Q) verlaufenden Tangente
- Steigungswinkel der Normale in Punkt P (Q)
- Gleichung der durch Punkt P (Q) verlaufenden Normal
- Abstand der durch Punkt P (Q) verlaufenden Normale zum Koordinatenursprung
- Nullstelle der durch Punkt P (Q) verlaufenden Normale
- Eigenschaften des durch Punkt P (Q) verlaufenden Krümmungskreises
- Krümmung der Kurve in Punkt P (Q)
• Tangente - Sekante
- Funktionswerte an den Stellen Px und Qx
- Steigung der durch die Punkte P und Q verlaufenden Sekante
- Steigungswinkel der durch die Punkte P und Q verlaufenden Sekante
- Gleichung der durch die Punkte P und Q verlaufenden Sekante
- Abstand der durch die Punkte P und Q verlaufenden Sekante zum Koordinatenursprung
- Nullstelle der durch die Punkte P und Q verlaufenden Sekante
- Steigung der durch Punkt P verlaufenden Tangente
- Steigungswinkel der durch Punkt P verlaufenden Tangente
- Gleichung der durch Punkt P verlaufenden Tangente
• Tangente und Normale von externem Punkt
- Gleichungen der Tangenten an eine Kurve, die durch einen extern liegenden Punkt, sowie einen auf der Kurve liegenden Punkt verlaufen
- Tangentenpunkte der Kurve, durch welche zuvor aufgeführte Tangenten verlaufen
- Steigungswinkel zuvor aufgeführter Tangenten
- Gleichungen der Normalen, die durch die ermittelten Tangentenpunkte der Kurve verlaufen
- Steigungswinkel der Normalen, die durch die ermittelten Tangentenpunkte der Kurve verlaufen
• Kurvendiskussion
- Nullstellen
- Pole
- Extrema (Hochpunkte und Tiefpunkte)
- Wendepunkte
- Eigenschaften der Funktion
- Koordinaten des Schnittpunkts der Kurve mit der Y-Achse
- Tangentensteigung in ermittelten Kurvenpunkten
- Gleichungen der Tangenten und Normalen in ermittelten Kurvenpunkten
- Art der Krümmung an ermittelten Kurvenpunkten
- Eigenschaften der durch Extrema und Nullstellen verlaufenden Krümmungskreise
- Untersuchte Funktion f(x)
- 1. Ableitung f'(x) der untersuchten Funktion f(x)
- 2. Ableitung f''(x) der untersuchten Funktion f(x)
- 3. Ableitung f'''(x) der untersuchten Funktion f(x)
- Polstellen der untersuchten Funktion f(x)
- Tangenten in Nullstellen, Extremstellen und Wendepunkten der untersuchten Funktion f(x)
- Normalen in Nullstellen, Extrema und Wendepunkten der untersuchten Funktion f(x)
- Krümmungskreise durch Nullstellen und Extrempunkte der untersuchten Funktion f(x)
• Obersummen und Untersummen
- Obersumme
- Untersumme
- Mittelwert (von Ober- u. Untersumme)
- Fehlerintervall (Differenz Ober- / Untersumme)
- Fläche orientiert (Der exakte Wert des Integrals zwischen den Grenzen x1 und x2, mit welchem die Berechnungsergebnisse verglichen werden können)
• Integrationsmethoden
- Simpson-Methode
- Rechteck-Methode
- Trapez-Methode
- Rechteckregel (Obersummen)
- Rechteckregel (Untersummen)
- Trapezregel
- Simpson-Verfahren
- 3/8-Regel
- 4. Newton-Cotes-Formel
- 5. Newton-Cotes-Formel
- 6. Newton-Cotes-Formel
- 7. Newton-Cotes-Formel
- Tschebychow-Verfahren
- Gauß-Quadratur
Integralberechnungen mit Funktionen, die in expliziter Form, in Parameterform oder in Polarform gegeben sind. Es stehen prinzipiell zur Verfügung:
- Integralberechnungen mit Funktionen in expliziter Form, beschrieben durch einen Term der Form y = f(x)
- Integralberechnungen mit Funktionen in Parameterform, beschrieben durch Terme der Form x = f(k) und y = g(k)
- Integralberechnungen mit Funktionen in Polarform, beschrieben durch einen Term der Form r = f(w) bzw. r = f(φ)
- Fläche orientiert A(o)
- Fläche zwischen der Funktion und der x-Achse (bestimmtes Integral)
- Fläche absolut A(a)
- Betrag der Fläche, unabhängig davon ob Flächensegmente sich oberhalb oder unterhalb der Abszissenachse befinden
- Bogenlänge s der Kurve
- Schwerpunktkoordinaten der Kurve
- Schwerpunktkoordinaten des Flächensegments
- Volumen (abs.) V(x) des bei Rotation der Kurve um die x-Achse entstehenden Körpers
- Volumen (abs.) V(x) des bei Rotation der Kurve um die x-Achse entstehenden Körpers
- Volumen (abs.) V(y) des bei Rotation der Kurve um die y-Achse des entstehenden Körpers, wenn Fläche unterhalb der Kurve bzgl. der y-Achse verwendet wird
- Mantelfläche (abs.) A(x) des bei Rotation der Kurve um die x-Achse entstehenden Körpers
- Mantelfläche (abs.) A(y) des bei Rotation der Kurve um die y-Achse entstehenden Körpers
- Statisches Moment Mx des Kurvenstücks
- Statisches Moment My des Kurvenstücks
- Statisches Moment Mx des Flächenstücks
Synonymes gilt für Kurven, welche in Parameterform oder Polarform beschrieben werden.
Rollt ein Kreis auf einer Geraden ab, so beschreibt ein fester Punkt der Kreislinie eine gewöhnliche Zykloide. Rollt ein Kreis auf einem zweiten Kreis außen ab, so beschreibt ein fester Punkt der Kreislinie eine gewöhnliche Epizykloide. Rollt ein Kreis auf einem zweiten Kreis innen ab, so beschreibt ein fester Punkt der Kreislinie eine gewöhnliche Hypozykloide. In diesem Modul können die als Rollkurven bezeichneten Funktionen der o.a. Arten dargestellt sowie die Herleitung derer interaktiv untersucht werden.
• Strophoide - Kartesisches Blatt
• Archimedische Spirale - Logarithmische Spirale
• Fourier-Reihen
• Taylorreihen und Potenzreihen
• Implizite Funktionen (Kurven implizit definierter Funktionen)
Mathematische Funktionen I - Mathematische Funktionen II - Funktionen in Parameterform - Funktionen in Polarform - Segmentweise definierte Funktionen - Kurvenscharen - Funktionsparameteranalyse - Funktionswertetabellen - Iteration - Parameter der Sinus- und Cosinusfunktion - Parameter der Logarithmusfunktion - Parameter der Betragsfunktion - Parameter der Integer-Funktion - Parameter der Quadratwurzelfunktion - Parameter der Potenzfunktion - Parameter der Exponentialfunktion - Kubische Funktion in allgemeiner Form - Kubische Funktion in spezieller Form - Zahlenfolgen - Zahlenfolgen - Interaktiv - Rekursive Zahlenfolgen - Rekursive Zahlenfolgen - Interaktiv - Arithmetische und geometrische Zahlenfolgen - Parabelgleichungen - Parabelgleichungen - Interaktiv - Parabel und Gerade - Interaktiv - Analyse quadratischer Funktionen - Ermittlung ganzrationaler Funktionen - Ganzrationale Funktionen (Polynome) - Ganzrationale Funktionen (Polynome) - Interaktiv - Gebrochenrationale Funktionen - Gebrochenrationale Funktionen - Interaktiv - Interpolation nach Newton und Lagrange - Interpolation ganzrationaler Funktionen - Polynomregression - Nullstellen - Iterationsverfahren - Horner-Schema - Tangente - Normale - Tangente - Sekante - Tangente und Normale von externem Punkt - Kurvendiskussion - Kurvendiskussion - Interaktiv - Obersummen und Untersummen - Obersummen und Untersummen - Interaktiv - Integrationsmethoden - Rotationsparaboloid (3D) - Integralrechnung - Integralrechnung - Interaktiv - Zykloide - Hypozykloide - Epizykloide - Sternkurven - Zissoide - Strophoide - Kartesisches Blatt - Semikubische Parabel - Archimedische Spirale - Logarithmische Spirale - Fourier-Summen - Fourier-Reihen - Taylorreihen und Potenzreihen - Implizite Funktionen
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