MathProf - Funktionsgleichung - Graph Plotter - Verkettung von Funktionen

MathProf - Mathematik-Software - Funktionen darstellen | Ableitung | Stammfunktion | Evolute

Fachthemen: Funktionsplotter - Funktionsgraphen zeichnen

MathProf - Analysis - Software für interaktive Mathematik zum Lösen verschiedenster Aufgaben und zur Visualisierung relevanter Sachverhalte mittels 2D-Plots, 2D-Animationen und 3D-Plots für die Schule, das Abitur, das Studium sowie für Lehrer, Ingenieure, Wissenschaftler und alle die sich für Mathematik interessieren. Neben vielem anderem wird es mit Hilfe des in diesem Teil des Programms implementierten Funktionsplotters unter anderem ermöglicht, sich die Graphen der Ableitungen von explizit definierten Funktionen ausgeben zu lassen und diese auf viele derer Eigenschaften hin zu untersuchen.

MathProf - Mathematik für Schule, Studium und Wissenschaft - Funktionen darstellen | Ableitung | Stammfunktion | Evolute

Online-Hilfe
für das Modul zur grafischen Darstellung und Analyse der Optionen und Eigenschaften mathematischer Funktionen, welche durch explizit definierte Funktionsgleichungen beschrieben werden.

Dieses Teilprogramm erlaubt neben dem Zeichnen des Funktionsgraphen einer Kurve auch das Plotten derer Umkehrfunktion (inverse Funktion), derer Krümmungskurve, derer gespiegelter Funktion, derer Stammfunktion, derer Evolute und derer Ableitungsfunktion sowie weiterer Arten. Es wird die lineare, die nichtlineare, die halblogarithmische sowie die logarithmische Darstellung der Kurven von Funktionen dieser Art ermöglicht.

Auch kann in dieser Anwendung die Verkettung von Funktionen veranlasst werden und es wird die Möglichkeit geboten, deren Graphen sowie deren 1. Ableitung und 2. Ableitung zeichnen zu lassen. Verkettete Funktionen entstehen durch das Addieren von Funktionen, das Subtrahieren von Funktionen, das Multiplizieren von Funktionen und das Dividieren von Funktionen.

Funktionsanalyse - Der implementierte Funktionsrechner bietet außerdem die Möglichkeit, das Symmetrieverhalten einer Funktion, beispielsweise auf die Punktsymmetrie einer Funktion zum Ursprung (f(x) = -f(x)), oder auf deren Achsensymmetrie zur y-Achse (f(-x) = f(x)) hin grafisch zu untersuchen.


Des Weiteren kann die Durchführung einer Kurvenuntersuchung (Funktionsuntersuchung) zur Ermittlung derer Funktionswerte bei bestimmten Positionen beim Plotten dieser veranlasst werden. Der Funktionszeichner ermöglicht zudem die interaktive Abtastung von Kurvenpunkten. Diese kann über deren gesamten Kurvenverlauf hinweg manuell ausgeführt, oder simulativ gesteuert, erfolgen.

Es handelt sich um ein Unterprogramm, welches auch die Darstellung und Analyse der Graphen von Funktionen sowie derer Ableitungen und Umkehrfunktionen ermöglicht. Dieser Plotter für Funktionsgraphen eignet sich zudem dazu, das Monotonieverhalten einer mathematischen Funktion innerhalb eines Intervalls zu untersuchen und zu prüfen, ob diese beispielsweise streng monoton fallend, oder streng monoton steigend verläuft.

Das numerische Berechnen der Funktionswerte einer definierten Funktion sowie einer Ableitungsfunktion kann ebenfalls veranlasst werden. Der Rechner ermittelt diese und deren Ausgabe erfolgt in einer Tabelle. Neben der Darstellung definierter Kurven durch den Funktionsplotter ermöglicht ein Ableitungsrechner für einfache Funktionen die analytische Bestimmung der ersten und der zweiten Ableitung dieser.

Beispiele, welche Aufschluss über die Verwendbarkeit und Funktionalität
dieses Programmmoduls geben, sind implementiert.

MathProf - Software für interaktive Mathematik 

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Themen und Stichworte zu diesem Modul:

Funktionen - Mathematische Funktionen - Funktionsplotter für mathematische Funktionen - Funktionen plotten - Funktionen darstellen - Funktionen analysieren - Funktionsgraphen plotten - Graphen darstellen - Graphen analysieren - Graphen von Funktionen zeichnen - Ableitung plotten - Ableitung zeichnen - Ableitungsgraph zeichnen - Ableitungsfunktion graphisch darstellen - Verkettung von Funktionen - Verknüpfung von Funktionen durchführen - Funktionen ableiten - Funktionen zeichnen - Funktionsgraph zeichnen - Graphen zeichnen - Inverse Funktion berechnen und darstellen - Ableitung einer Funktion darstellen - Ableitung von Funktionen plotten - Rationale Funktionen analysieren - Irrationale Funktionen darstellen - Krümmungsverhalten einer Funktion analysieren - Verkettete Funktionen plotten - Umkehrfunktion plotten - Konkave Funktion - Konvexe Funktion - Kehrwertfunktion - Darstellen der 1. Ableitung einer Funktion - Darstellen der 2. Ableitung einer Funktion - Ausgabe der Graphen von Funktionsgleichungen - Logarithmische Darstellung - Halblogarithmische Darstellung - Analyse der Symmetrie von Funktionen - Funktionen addieren - Funktionen subtrahieren - Funktionen multiplizieren - Funktionen dividieren - 2D-Funktion - Konvexe Funktion darstellen - Konkave Funktion darstellen - Funktionen grafisch darstellen und Ableitungen grafisch darstellen - Kurvenplotter zur Darstellung von Ableitungen - Summe zweier Funktionen - Differenz zweier Funktionen - Produkt zweier Funktionen - Verkettung zweier Funktionen - Quotient zweier Funktionen - Funktionsableitung darstellen - Spiegelung einer Funktion - Zeichnen einer Ableitungsfunktion - Steigung einer Kurve - Umkehrfunktion zeichnen - Ableitungen von Funktion plotten - 2D-Plotter für mathematische Funktionen - Darstellung von Funktionen - Mathematische Darstellungen - Zeichnen des Ableitungsgraphen - Ableitungsfunktion skizzieren - Ableitungsfunktion zeichnen - Funktionsanalyse bzgl. der Achsensymmetrie von Funktionen und der Punktsymmetrie von Funktionen - Eigenschaften von Funktionen - Transformation von Funktionen - Reziproke Funktion - Graph einer e-Funktion - Graph einer ln-Funktion - Funktionsuntersuchung - Modul zur Analyse der Eigenschaften mathematischer Funktionen - Graph einer Sinusfunktion - e-Funktion ableiten - Merkmale einer Funktion - Grafische Ableitung - Verschieben von Graphen - Verschieben von Funktionen - Plotten - Grafisch - Rechner - Schaubild einer Funktion - Trigonometrische Funktionen zeichnen - ln-Funktion ableiten - Umkehrfunktion zeichnen - Umkehrfunktion grafisch darstellen - Explizite Darstellung mathematischer Funktionen - Gerade Funktionen und ungerade Funktionen - Funktionen spiegeln - Funktionsgraphen spiegeln - Graphen spiegeln - Inverse einer Funktion darstellen - Funktion invertieren - Graphen von Kehrwertfunktionen - Grafisches Ableiten - Ableitungsgraph zeichnen - Analyse des Verhaltens von Funktionen - Kehrwertfunktion - Darstellung verschiedener Funktionsarten - Algebraische Funktionen - Steigung einer Kurve - Stammfunktion skizzieren - Ableitung grafisch darstellen - Grafisches Differenzieren - Merkmale - Reelle Funktionen - Exponentialfunktionen plotten - Darstellung einer Differenzfunktion - Komposition von Funktionen - Untersuchung der Symmetrieeigenschaften von Funktionen - Logarithmische Darstellung - Darstellung punktsymmetrischer Funktionen und achsensymmetrischer Funktionen - Verknüpfte Funktionen - Achsensymmetrie - Funktion grafisch darstellen - Funktionenplotter zur Darstellung der Kurven mathematischer Funktionen - Koordinaten - Graph - Ableiten - Ableitung - Berechnung - Untersuchen - Untersuchung - Präsentation - Plotter - Tabelle - Werte - Bilder - Funktionsterm - Eigenschaften - Darstellung - Berechnen - Darstellen

 
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Mathematische Funktionen II


Das Unterprogramm [Analysis] - Mathematische Funktionen II ist implementiert, um Untersuchungen mit Optionen mathematischer Funktionen in expliziter Form durchführen zu können und diese zu plotten.

 

MathProf - Ableitung - Grafik - Funktion plotten - Kurve darstellen - Graph plotten - Inverse Funktion - Umkehrfunktion - Funktionen zeichnen - Verkettung von Funktion - Stammfunktion - Ableitungsfunktion - Verkettung von Funktionen

 

Möchten Sie grafische Analysen mit einem oder zwei Funktionstermen durchführen und sich diese darstellen lassen (zu plotten), so stehen hierzu folgende Optionen zur Verfügung.

 

Plotten der
 

  • Funktion f(x,p)
  • 1. Ableitungsfunktion (1. Ableitung) f'(x,p) von f(x,p)
  • 2. Ableitungsfunktion (2. Ableitung) f''(x,p) von f(x,p)
  • Umkehrfunktion (Umkehrkurve - Inverse Funktion) 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,p)+C von f(x,p) mit Konstantenwert C = 0
  • Evolute fe(x,p) von f(x,p) (Kurve der Krümmungsmittelpunkte)
     
  • Funktion g(x,p)
  • 1. Ableitungsfunktion (1. Ableitung) g'(x,p) von g(x,p)
  • 2. Ableitungsfunktion (2. Ableitung) g''(x,p) von g(x,p)
  • Umkehrfunktion (Umkehrkurve - Inverse Funktion) 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) an Koordinatenursprung -g(-x,p)
  • doppelten Anwendung der Funktionsargumente auf Funktion g(x,p) g(g(x,p))
  • Stammfunktion G(x,p)+C von g(x,p) mit Konstantenwert C = 0
  • Evolute ge(x,p) von g(x,p) (Kurve der Krümmungsmittelpunkte)

Zudem können Sie sich Funktionsverknüpfungen (Verkettung von Funktionen) folgender Formen ausgeben lassen:

  • 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)

Weiterhin wird (eingeschränkt) ermöglicht:
 

  • Bildung der 1. und 2. analytischen Ableitung einer Funktion f(x)

  • Bildung der 1. und 2. analytischen Ableitung einer Funktion g(x)
     

Übersicht

 

Die Aktivierungen der zur Verfügung stehenden Kontrollkästchen bewirken bei Ausgabe der grafischen Darstellung Folgendes:

 Funktion f(x,p): Darstellung der Funktion f(x,p)

1. Ableitung f'(x,p): Darstellung der 1. Ableitung der Funktion f(x,p)
2. Ableitung f''(x,p): Darstellung der 2. Ableitung der Funktion f(x,p)
Umkehrfunktion fu(x,p): Darstellung der Umkehrkurve (inversen Funktion) der Funktion f(x,p)
Krümmungs
funktion fk(x,p): Darstellung der Krümmungskurve der Funktion f(x,p)
f(-x,p): Darstellung der an der y-Achse gespiegelten Kurve, welche durch einen Term der Form y = f(x,p) beschrieben wird
-f(x,p): Darstellung der an der x-Achse gespiegelten Kurve, welche durch einen Term der Form y = f(x,p) beschrieben wird
-f(-x,p): Darstellung der am Koordinatenursprung gespiegelten Kurve, welche durch einen Term der Form y = f(x,p) beschrieben wird

f(f(x,p)): Darstellung einer Kurve bei doppelter Anwendung der Funktionsargumente auf die Funktion, welche durch einen Term der Form y = f(x,p) beschrieben wird
Stammfunktion F(x,p): Darstellung der Stammfunktion F(x,p) der Funktion f(x,p) mit C = 0
Evolute fe(x,p): Darstellung der Evolute (Kurve der Krümmungsmittelpunkte) der Funktion f(x,p)

 Funktion g(x,p): Plotten der Funktion g(x,p)
1. Ableitung g'(x,p): Plotten der 1. Ableitung der Funktion g(x,p)
2. Ableitung g''(x,p): Plotten der 2. Ableitung der Funktion g(x,p)
Umkehrfunktion gu(x,p): Plotten der Umkehrkurve (inverse Funktion) der Funktion g(x,p)
Krümmungsfunktion gk(x,p): Plotten der Krümmungskurve der Funktion g(x,p)
g(-x,p): Plotten der an der y-Achse gespiegelten Kurve, welche durch einen Term der Form y = g(x,p) beschrieben wird
-g(x,p): Plotten der an der x-Achse gespiegelten Kurve, welche durch einen Term der Form y = g(x,p) beschrieben wird
-g(-x,p): Plotten der am Koordinatenursprung gespiegelten Kurve, welche durch einen Term der Form y = g(x,p) beschrieben wird

g(g(x,p)): Plotten einer Kurve bei doppelter Anwendung der Funktionsargumente auf die Funktion, welche durch einen Term der Form y = g(x,p) beschrieben wird
Stammfunktion G(x,p): Plotten der Stammfunktion G(x,p) der Funktion g(x,p) mit C = 0
Evolute ge(x,p): Plotten der Evolute (Kurve der Krümmungsmittelpunkte) der Funktion g(x,p)

 

Grafische Darstellung (Graphen plotten)

 

MathProf - Kurve - Ableitungsfunktion graphisch - Stammfunktion - Krümmungsfunktion - Krümmungskurve - Umkehrfunktion - Evolute - Graphische Darstellung - Funktionsgleichungen - Funktionen - Funktionen plotten

 

MathProf - Krümmung - Funktion - Ableitungsfunktion - Kurve - Graph zeichnen - Gespiegelte Funktion - Graphische Darstellung - Graphen zeichnen - Plotten - Funktionsgleichungen - Funktionen - Funktionen plotten

 

Um sich eine oder mehrere Funktionen, sowie Optionen dieser grafisch darstellen zu lassen, sollten Sie Folgendes ausführen:
 

  1. Definieren Sie die zu analysierende Funktion in einem Eingabefeld gemäß den geltenden Syntaxregeln. Geben Sie bei Bedarf einen weiteren Funktionsterm im zweiten Feld ein und aktivieren Sie das/die entsprechende(n) Kontrollkästchen mit den Bezeichnungen f(x,p)= bzw. g(x,p)=.
     
  2. Aktivieren Sie die entsprechenden Kontrollkästchen, deren funktionalen Zusammenhang Sie sich ausgeben lassen möchten.

    Die links angeordnete Gruppe mit Kontrollkästchen Darstellen von f(x,p) bezieht sich auf das obere Eingabefeld für f(x,p), die rechts angeordnete Gruppe Darstellen von g(x,p) auf das untere Eingabefeld g(x,p). Die darunter angeordnete Gruppe Darstellen von f(x,p) und g(x,p) auf beide Eingabefelder.
     
  3. Wählen Sie bei Bedarf den Menübefehl Optionen - Koordinatenwertanalyse, um zusätzlich eine Koordinatenwertanalyse durchzuführen.
     
  4. Bedienen Sie die Schaltfläche Darstellen.
     
  5. Enthält einer der definierten Funktionsterme das Einzelzeichen P, so legen Sie, wie unter Verwendung von Funktionsparametern beschrieben, nach einer Bedienung des Schalters Parameter P den zu durchlaufenden Wertebereich für diesen Funktionsparameter, sowie die zu verwendende Schrittweite, fest. Positionieren Sie hierauf den Schieberegler Parameter P, um den Einfluss des Parameters P zu untersuchen.

    Um eine automatisch ablaufende Parameterwertsimulation durchführen zu lassen, klicken Sie auf die Schaltfläche Simulation. Beendet werden kann die Ausführung dieser wieder durch eine erneute Betätigung derselben Schaltfläche. Sie trägt nun die Bezeichnung Sim. Stop.

Hinweise:

Bei der Definition einer parameterhaltigen Funktion ist die Darstellung von Stammfunktionen, sowie Evoluten nicht möglich. Eine Funktionsverknüpfung Darstellen von f(x,p) und g(x,p) wird nur ausgegeben, wenn sich in beiden Eingabefeldern eine gültige Funktionsdeklaration befindet, andernfalls wird die Ausgabe dieser ignoriert.
 

Video

 

Nachfolgend finden Sie ein Video zu diesem Fachthema, welches Sie durch die Ausführung eines Klicks
auf die nachfolgend gezeigte Grafik abspielen lassen können.

 

Bedienformular

 

Enthält ein Funktionsterm der auszugebenden Kurven das Einzelzeichen P zur Definition eines Funktionsparameters, so wird bei der Ausgabe einer grafischen Darstellung nachfolgend gezeigtes Bedienformular zur Verfügung gestellt.
 

MathProf - Grafik - Kurve - Plotten - Graph Plotter - Graph Funktion - Graph Kurve - Krümmungskurve - Umkehrfunktion - Evolute
 

Koordinatenwertanalyse

 

Wird der Menüeintrag Optionen - Koordinatenwertanalyse aktiviert, so kann eine Koordinatenwertanalyse durchgeführt werden. Hierbei erscheint ein Bedienformular, durch welches es bei Ausgabe der grafischen Darstellung ermöglicht wird, sich Koordinatenwerte der dargestellten Kurve(n) ausgeben zu lassen.

 

MathProf - Koordinaten - Kurve - Ableitung - Graph Plotter - Kurve plotten - Stammfunktion - Krümmungsfunktion

 

Es bestehen folgende Möglichkeiten Koordinatenwertanalysen durchführen zu lassen:
 

  • Klicken Sie in einen rechteckig umrahmten Mausfangbereich der markierten Untersuchungsstelle und bewegen Sie den Mauscursor bei gedrückt gehaltener Maustaste nach links oder nach rechts.
     

  • Bedienen Sie die Schaltfläche Punkt, geben Sie den entsprechenden Abszissen-Koordinatenwert ein und bestätigen Sie mit OK.
     

  • Benutzen Sie den Schalter Simulation, um eine Koordinatenwertanalyse der Funktion über den gesamten Darstellungsbereich hinweg simulieren zu lassen.

    Beenden können Sie diese Simulation wieder, indem Sie den Schalter, welcher nun die Bezeichnung Sim. Stop. trägt, bedienen.

Hinweise:

Die Kontrollkästchen Linien und Koordinaten ermöglichen die Ein-/Ausblendung von Hilfslinien und Koordinatenwerten. Für Stammfunktionen und Evoluten wird keine Koordinatenwertanalyse durchgeführt.

 

Untersuchen Sie parameterhaltige Funktionen, so besteht nicht die Möglichkeit eine Koordinatenwertanalyse über den gesamten Darstellungsbereich hinweg simulieren zu lassen. In diesem Fall jedoch kann diese, wie zuvor beschrieben, per Mausbewegung oder mittels einer Bedienung der Schaltfläche Punkt durchgeführt werden.
 

Analytische Ermittlung von Ableitungen

Unter dem Menüpunkt Ableitung - Ableitung analytisch können Sie sich die 1. und 2. Ableitung einer Funktion symbolisch differenziert ausgeben lassen. Es erscheint ein Formular.

  1. Definieren Sie den Funktionsterm, gemäß den geltenden Syntaxregeln, im Eingabefeld mit der Bezeichnung Y = f(x) =.
     
  2. Nach der korrekten Deklaration der Funktion im Eingabefeld und der Bedienung des Schalters Ermitteln wird die 1. und 2. Ableitung der eingegebenen Funktion ermittelt und in den entsprechenden Ausgabefeldern angezeigt.

Ist die Funktionsdeklaration zu komplex, um eine Ableitung symbolisch differenzieren zu können, so erscheint der Eintrag 'Funktion zu komplex - nicht differenzierbar' in den Ausgabefeldern.

Durch einen Klick auf die dortige Schaltfläche Schließen kehren Sie wieder zum Unterprogramm zurück.

Hinweis:

Beinhaltet eine Funktionsdeklaration den Parameter P, so erhalten Sie eine Fehlermeldung, da parameterhaltige Funktionen nicht analytisch differenziert werden können.
 

Hinweise

 

Für Evoluten und Stammfunktionen wird keine Koordinatenwertanalyse durchgeführt.

 

Die Durchführung von Koordinatenwertanalysen ist bei Einstellung einer logarithmischen Skalierung bzgl. der Y-Achse bzw. der X- und Y-Achse nicht möglich. Wurde eine dieser vor Durchführung einer Koordinatenwertanalyse eingestellt, so schaltet das Programm nach erstmaligem Wiederaufruf automatisch auf die logarithmische Skalierung bzgl. der X-Achse bzw. nichtlineare Skalierung um.

 

Funktionen können Sie in diesem Unterprogramm auch definieren, bzw. aus der Funktionsbibliothek übernehmen, während sich das Programm im Darstellungsmodus befindet. Wählen Sie den Menüeintrag Datei / Funktionsterm(e) holen, so wird ein Formular geöffnet, auf welchem Sie dies durch einen Doppelklick auf den entsprechenden Eintrag (falls vorhanden) in der Tabelle, oder die Definition einer Funktion im dafür vorgesehenen Eingabefeld vornehmen können.

 

In diesem Modul steht ferner eine kleine Funktionsbibliothek zur Verfügung, die es ermöglicht, sich die geltenden Syntaxregeln zur Definition von Funktionstermen verständlich zu machen. Aufgerufen werden kann sie unter dem Menüpunkt Beispiele I - Beispiel - Funktionsbibliothek laden.

 

Eine Anleitung zur Durchführung von Kurvenpunktmarkierungen finden Sie unter Kurvenpunktmarkierung.

 

Weitere Themenbereiche

 

Mathematische Funktionen I

 

Allgemein

 

Allgemeines zum Handling des Programms bzgl. der Darstellung zweidimensionaler Grafiken wird unter Zweidimensionale Grafiken - Handling beschrieben. Wie Sie das Layout einer 2D-Darstellung konfigurieren können, erfahren Sie unter Layoutkonfiguration. Methoden zur Implementierung und zum Umgang mit grafischen Objekten werden unter Implementierung und Verwendung grafischer Objekte behandelt.

 

Beispiele


Beispiel 1 - Graph ohne Funktionsparameter:

Um den Zusammenhang zu prüfen, wie sich die 1. Ableitung der Funktion y = f(x) = 3·sin(-cos(x/2)) verhält, definieren Sie den Term 3*SIN(-COS(X/2)) im oberen Eingabefeld und aktivieren die Kontrollkästchen f(x,p) =, Funktion f(x,p) und 1. Ableitung f'(x,p) auf der linken Seite.

Deaktivieren Sie alle anderen Kontrollkästchen im Auswahlformularbereich und bedienen Sie hierauf die Schaltfläche Darstellen. Der Funktionsgraph der entsprechenden Kurven wird hierauf wie nachfolgend gezeigt, ausgegeben:

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Beispiel 2 - Graph mit Funktionsparameter:

Um die Kombinationen f(x,p) + g(x,p) sowie f(x,p) - g(x,p) der beiden Funktionsterme f(x,p) = 3·sin(p-cos(x/2)) und g(x) = x/2 zu untersuchen, löschen Sie die Einträge bereits beschriebener Eingabefelder.

 

Hierauf geben Sie den Term 3*SIN(P-COS(X/2)) in das Feld mit Bezeichnung f(x,p) = und den Term X/2 in das Feld mit Bezeichnung g(x,p) = ein.

 

Aktivieren Sie die Kontrollkästchen mit den Bezeichnungen f(x,p) =, Funktion f(x,p), f(x,p) + g(x,p), f(x,p) - g(x,p), deaktivieren Sie alle anderen Kontrollkästchen und bedienen Sie die Schaltfläche Darstellen.
 

MathProf - Ableitung plotten - Kurve - Funktionsgraph - Plotter - Kurve plotten  - Kurve parametrisieren - Inverse Funktion - Graphische Darstellung - Funktionsplotter - Graphen zeichnen - Stammfunktion - Funktionsgleichungen - Funktionen - Funktionen plotten - Verkettung von Funktionen

Das Programm hat hierbei automatisch erkannt, dass es sich um parameterhaltige Funktionen handelt und stellt deshalb ein Bedienformular zur Parameterkonfiguration zur Verfügung.

 

Somit werden zunächst folgende Funktionen mit dem voreingestellten Parameterwert p = -5 dargestellt:

 

f(x,p) = 3·sin((-5)-cos(x/2))

f(x,p) + g(x,p) = 3·sin((-5)-cos(x/2))+(x/2)

f(x,p) - g(x,p) = 3·sin((-5)-cos(x/2))-(x/2)

 

Durch die Positionsveränderung des auf dem Bedienformular vorhandenen Schiebereglers Parameter P werden bei einem voreingestellten Parameterwertebereich von -5 p ≤; 5 und einer Parameterschrittweite von 0,1 nacheinander folgende Funktionen dargestellt:

 

f(x,p) = 3·sin((-4,9)-cos(x/2))

f(x,p) + g(x,p) = 3·sin((-4,9)-cos(x/2))+(x/2)

f(x,p) - g(x,p) = 3·sin((-4,9)-cos(x/2))-(x/2)

 

f(x,p) = 3·sin((-4,8)-COS(x/2))

f(x,p) + g(x,p) = 3·sin((-4,8)-cos(x/2))+(x/2)

f(x,p) - g(x,p) = 3·sin((-4,8)-cos(x/2))-(x/2)

 

f(x,p) = 3·sin((-4,7)-cos(x/2))

f(x,p) + g(x,p) = 3·sin((-4,7)-cos(x/2))+(x/2)

f(x,p) - g(x,p) = 3·sin((-4,7)-cos(x/2))-(x/2)

 

f(x,p) = 3·sin((-4,6)-cos(x/2))

f(x,p) + g(x,p) = 3·sin((-4,6)-cos(x/2))+(x/2)

f(x,p) - g(x,p) = 3·sin((-4,6)-cos(x/2))-(x/2)

.

.

.

usw.

 

Ändern können Sie diese Parametereinstellungen, indem Sie die Schaltfläche Parameter P anklicken. Eine Parameter-Autosimulation starten Sie durch die Bedienung der Schaltfläche Simulation.
 

Beispiel 3 - Koordinatenwertanalyse:

Gilt es, den Verlauf der 1. und 2. Ableitung einer Funktion y = f(x) = 3·cos(cos(x/2)-2·sin(x/2) mittels Koordinatenwertanalyse ermitteln zu lassen, so kann folgendermaßen vorgegangen werden:

 

MathProf - Kurve darstellen - Graph plotten - Funktion plotten - Kurve plotten - Funktionsgleichung - Ableitungsfunktion - Beispiel - Graphische Darstellung - Graphen zeichnen - Funktionen ableiten - Stammfunktion - Funktionsgleichungen - Funktionen - Funktionswerte - Ableitungsfunktion - Funktionen plotten

 

Nach Löschung aller bisher definierten Funktionsterme wird der Ausdruck 3*COS(COS(X/2))-2*SIN(X/2) in das oberste Eingabefeld eingetragen. Aktivieren Sie die Kontrollkästchen mit den Bezeichnungen f(x,p) =, 1. Ableitung f'(x,p), 2. Ableitung f''(x,p) und deaktivieren Sie alle anderen.

 

Nach einer Aktivierung des Menüeintrags Optionen - Koordinatenwertanalyse und einem anschließenden Klick auf die Schaltfläche Darstellen werden die Funktionsgraphen der Kurven ausgegeben.

 

Durch Mauspositionierung (oder eine Bedienung der Schaltfläche Punkt und der Eingabe des gewünschten Werts in das linke Eingabefeld, mit anschließender Bestätigung durch Ok) werden die Koordinatenwerte an gewünschter Untersuchungsstelle ausgegeben.

 

Folgende Koordinatenwerte werden bei Stelle x = 7 angezeigt:

 

Funktionswert: y = f(7) = 0,07

Funktionswert der 1. Ableitung: y = f'(7) = 0,07

Funktionswert der 2. Ableitung: y = f''(7) = -0,245

 

Um sich die Funktionswerte der Ableitungen an jeder Stelle innerhalb des gesamten Darstellungsintervalls anzeigen zu lassen, bedienen Sie die Schaltfläche Simulation.
 

Beispiel 4 - Analytische Ableitung:

Es gilt, die 1. und 2. Ableitung der Funktion f(x) = cos(x)·sin(x-1) algebraisch, analytisch ermitteln zu lassen.

 

Nachdem Sie den Term COS(X)*SIN(X-1) im oberen Eingabefeld f(x,p) = definiert haben, den Menüeintrag Ableitung - Ableitung analytisch aktivierten und den Schalter Ermitteln bedient haben, werden folgende Ergebnisse in algebraischer Form ausgegeben:

 

1. Ableitung f'(x) = COS(X)*COS(X-1)-SIN(X)*SIN(X-1)

2. Ableitung f''(x) = -2*COS(X)*SIN(X-1)-2*COS(X-1)*SIN(X)
 

Weitere Screenshots zu diesem Modul

 

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Kurzbeschreibungen einiger Module zu entsprechenden Themenbereichen

Eine kleine Übersicht in Form von Bildern und kurzen Beschreibungen über einige zu den einzelnen Fachthemengebieten dieses Programms implementierte Unterprogramme finden Sie unter Kurzinfos zum Themengebiet Analysis Kurzinfos zum Themengebiet Geometrie Kurzinfos zum Themengebiet Trigonometrie Kurzinfos zum Themengebiet Algebra Kurzinfos zum Themengebiet 3D-Mathematik Kurzinfos zum Themengebiet Stochastik Kurzinfos zum Themengebiet Vektoralgebra sowie unter Kurzinfos zu sonstigen Themengebieten.
  
Nützliche Infos zu diesem Themengebiet

 

Hilfreiche Informationen zu diesem Fachthema sind unter Wikipedia - Funktionsgraph , Wikipedia - Gerdae und ungerade Funktionen sowie unter Wikipedia - Mathematische Funktion zu finden.

 

Implementierte Module zum Themenbereich Analysis


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 - 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
 

Weitere Produkte
  
Nachfolgend aufgeführt finden Sie Kurzinfos zu weiteren von uns entwickelten Produkten.

PhysProf 1.1
Physik interaktiv

 
PhysProf 1.1 ist ein Programm für alle, die die Aufgabe oder das Ziel haben, sich physikalische Gesetzmäßigkeiten und Gegebenheiten zu verdeutlichen. Es spricht alle an, die sich für die Ergründung physikalischer Prozessabläufe und derartige Zusammenhänge interessieren. In zahlreichen Unterprogrammen besteht die Möglichkeit, Veränderungen von Einfussgrößen manuell, oder durch die Ausgabe automatisch ablaufender Simulationsprozesse in Echtzeit zu steuern und zu analysieren. Inhaltlich umfasst es ca. 70 verschiedene Unterprogramme zu den Fachthemenbereichen Mechanik, Elektrotechnik, Thermodynamik und Optik.
 

Bilder zum Programm PhysProf 1.1 - Mechanik - Elektrotechnik - Thermodynamik - Optik


Durch die Benutzung dieses Programms wird es ermöglicht, bereits bekannte Fachthemeninhalte aufzuarbeiten und entsprechende Sachverhalte numerisch wie auch grafisch zu analysieren. Mittels der freien Veränderbarkeit von Einflussgrößen bei der Ausgabe grafischer Darstellungen, besteht in vielen Unterprogrammen die Möglichkeit, Veränderungen an dargestellten Zusammenhängen manuell oder durch die Verwendung automatisch ablaufender Simulationsprozesse in Echtzeit zu steuern und zu analysieren.

Es verfügt über eine umfangreiche Programmhilfe mit ca. 300 Seiten.

 
Eine Übersicht aller in PhysProf 1.1 zur Verfügung stehender Programmteile finden Sie im PhysProf - Inhaltsverzeichnis, oder durch einen Klick auf die nachfolgend dargestellte Schaltfläche.

Zum Inhaltsverzeichnis von PhysProf 1.1
 
Kurzinfos zu Inhalten einiger Unterprogramme von Physprof 1.1 erhalten Sie unter:
 
Videos zu einigen in PhysProf implementierten Modulen finden Sie, indem Sie den Reiter Videos wählen, oder durch einen Klick auf die nachfolgend dargestellte Schaltfläche.
 
Zu den Videos zu PhysProf 1.1

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