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Currywurst mit Pommes

Erfahrener Schreiberling

  • "Currywurst mit Pommes" started this thread

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1

Sunday, June 17th 2007, 12:06pm

Analysis - Kettenregel für R^n

Moin.

Beschäftige mich zur Zeit mit Analysis B...*seufz*

Im Moment hänge ich irgendwie beim Veständnis der Kettenregel für Funktionen mehrerer Veränderlicher.

Bei einer Ableitung einer Funktion mit einer Variablen ist es klar. "Äußere Ableitung mal innere Ableitung"

f (x) = sin (x²)
f' (x) = cos(x²) * 2x


Aber kann mir das jemand für Funktionen mehrer Veränderlicher an einem simplen Beispiel klar machen ? Wo setzte ich das ein ? Und wie ? Irgendwie ist mir das ganze nicht richtig....greifbar. Oder kennt jemand eine gute Erklärung mit buten Bildern und nicht nur einem Haufen Formeln und Beweisen ?

Danke!

CrissCross

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  • "CrissCross" is male

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2

Sunday, June 17th 2007, 1:17pm

Grundsätzlich geht die Kettenregel für mehrere Veränderliche genauso wie
für eine Veränderliche: Tu einfach so, als sei z.B. bei der Ableitung nach x
die andere Variable nur eine Zahl:

z.B. f(x)=(x²+y²)²

Ableitung nach x: 2*(x²+y²)*2x

Da hier nur nach x abgeleitet wurde, fällt halt y bei der inneren Ableitung einfach weg (s.o. als ob es eine Zahl wäre).
"Technology is easy - people are hard."

(John Gage - Sun Microsystems zum Thema warum IT-Projekte scheitern)

  • "Schokoholic" is male

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3

Sunday, June 17th 2007, 2:44pm

RE: Analysis - Kettenregel für R^n

@CrissCross: Ich glaub partielle Ableitungen sind nicht so das Problem (zumindest wenn die Funktion reellwertig ist, siehe ganz unten), die sind ja wirklich wie bei normalen Funktionen in der 12. Klasse. Wo ich damals in der Übung etwas gebraucht hab, das waren die totalen Ableitungen.

f(x, y, z) = (xy, yz)
g(a, b, c, d) = (ab, bc, cd)
Dann ist ja g : R4 --> R3 und f : R3 --> R2 und
f(g(a,b,c,d)) = (abbc, bccd) = (ab²c, bc²d)
so, wenn du das jetzt Ableiten willst, dann findest du ja im Skript unter 10.17 sone lustige Formel ;)
Da steht: Wenn du die i-te Komponente von f(g(whatever)) (whatever ist die Stelle an der du die Ableitung berechnen willst, also ein Vektor) nach der j-ten Veränderlichen von f(g(a,b,c,d)) ableiten willst, dann machst du folgendes :
  1. Leite die i-te Komponente von f nach der k-ten Veränderlichen von f ab und setze da dann g(whatever) ein.
  2. Das multiplizierst du mit der Ableitung der k-ten Komponente von g nach der j-ten Veränderlichen von g und setzt da whatever ein.
  3. Das machst du für jede Veränderliche von f einmal (das heißt einmal für alle k von 1 bis Anzahl der Veränderlichen von f) und summierst die so erhaltenen Terme auf.

In dem Beispiel von oben sieht das dann so aus:
Wenn du jetzt z. B. die erste Komponente von f(g(a,b,c,d)) (also ab²c, i=1) nach b (zweite Veränderliche von g, j=2) ableiten willst, dann geht das so:
xy nach x ableiten => y; dann g(a,b,c,d) in y einsetzen => bc
ab nach b ableiten => a; dann (a,b,c,d) in a einsetzen => a
das multiplizieren => abc
Also ist abc der Term für k=1. Jetzt das ganze nochmal für k=2 und k=3:
k=2:
xy nach y ableiten => x; g(a,b,c,d) einsetzen => ab
bc nach b ableiten => c; (a,b,c,d) einsetzen => c
k=3:
xy nach y ableiten => 0; g(a,b,c,d) einsetzen => 0
cd nach b ableiten => 0; (a,b,c,d) einsetzen => 0

Also ist das Ergebnis abc + abc + 0 = 2abc. Das ist also die Ableitung der ersten (von zwei) Komponente von f(g(a,b,c,d)) nach der zweiten (von vier) Veränderlichen von f(g(a,b,c,d)). Die könntest du jetzt in die erste Zeile und zweite Spalte einer 2x4-Matrix schreiben, die die Ableitung von f(g(a,b,c,d)) beschreibt.
Das Ding heißt dann Jacobi-Matrix und ist in etwa sowas wie die Steigung die du bei einer normalen Funktion mithilfe der Ableitung ausrechnen kannst. Nur dass die Steigung hier halt eine Matrix ist.

Was man vielleicht noch wissen sollte ist der Spezialfall wenn du eine Funktion hast, die einem Vektor eine Zahl zuordnet, also z.b.
f(x,y,z) = x+y²+z³, f : R3 --> R
Dann ist die Ableitung einfach der Gradient der Funktion, sprich die Jacobi-Matrix hat nur eine Zeile und n Spalten, in diesem Fall 3:
f'(x,y,z) = (1, 2y, 3z²)
Klar wie man darauf kommt?

Alle Angaben wie immer ohne Gewähr 8)

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Currywurst mit Pommes

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Monday, June 18th 2007, 10:00am

Schokoholic hat Recht, die partiellen Ableitungen sind nicht das Problem.

Danke ! Werde mir das demnächst mal genauer anschauen.

Currywurst mit Pommes

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5

Tuesday, June 19th 2007, 7:52pm

Jetzt habe ich noch einmal eine Frage zu

Taylorentwicklung - Restgliedabschätzung:

http://www.analysis.uni-hannover.de/~kas…/LosB_Jul06.pdf

Auf Seite 2 wird das Restglied abgeschätzt. Mit der ersten Zeile komme ich auch klar. Aber wie komme ich auf die zweite Zeile,

also das "<= 1/6 ..."

Danke.

Warui

Turner, Serveradmin & Workaholic

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6

Tuesday, June 19th 2007, 11:16pm

so genau hab ich mir die aufgabe grade nicht angeschaut, aber an der Stelle ist das der "schlimmstmögliche fall" ... dafür gabs auch keine formel für iirc, man musste da irgendwie kombinieren ....
Erwachsenwerden? Ich mach ja viel Scheiß mit, aber nicht jeden!

Currywurst mit Pommes

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Thursday, June 21st 2007, 8:21am

Quoted

Original von Warui
so genau hab ich mir die aufgabe grade nicht angeschaut, aber an der Stelle ist das der "schlimmstmögliche fall" ... dafür gabs auch keine formel für iirc, man musste da irgendwie kombinieren ....


Mmm...kombinieren. Nur wie....

  • "Joachim" is male

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Occupation: Wissenschaftlicher Mitarbeiter (Forschungszentrum L3S, TU Braunschweig)

8

Thursday, June 21st 2007, 9:17am

Quoted

Original von Currywurst mit Pommes
http://www.analysis.uni-hannover.de/~kas…/LosB_Jul06.pdf

Auf Seite 2 wird das Restglied abgeschätzt. Mit der ersten Zeile komme ich auch klar. Aber wie komme ich auf die zweite Zeile,
(1) Die äußere Betragsbildung wird nach innen gezogen und somit auf die Summanden angewendet. Durch diese Operation wird der gesamte Ausdruck allenfalls größer. Also |a + b| <= |a| + |b|.

(2) Dasselbe macht man für die einzelnen Faktoren: |a * b| <= |a| * |b|.

(3) |sin(...)| und |cos(...)| sind durch 1 nach oben beschränkt und können daher durch 1 abgeschätzt werden.
The purpose of computing is insight, not numbers.
Richard Hamming, 1962

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derBang

Zuhörer

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9

Thursday, September 24th 2009, 11:39pm

TOP ANTWORT von Schokoholic!!! Hat mir wirklich weiter geholfen. jetzt versteh ich auch Definition im Buch!!!!