Lernmodul: Stetigkeit
Aufgabe 2
Ist die folgende Funktion in \(x_0=1\) stetig? \(\qquad f(x) =\left\{ \begin{array}{} -x^2+\dfrac{|x-2|}{x-2} & \textsf{für} \enspace x \le 1 \\ -\cos(x-1)-\dfrac{|x-1|}{x-1} & \textsf{für} \enspace x \gt 1 \end{array}\right . \) Erklärung Lösung: Die Funktion ist stetig an der Stelle \(x_0=1\). Erläuterung: Wir betrachten die beiden Teilfunktionen. Die Teilfunktion \(f_l(x)=-x^2+\frac{|x-2|}{x-2}\) links von \(x_0=1\) ist stetig für \(x \ne 2\). Dies ergibt sich aus den Rechenregeln der Stetigkeit. \(f_l(x)\) ist also an der Stelle \(x_0=1\) definiert und der Funktionswert an dieser Stelle lautet: \(\qquad f_l(1)=-1^2+\dfrac{|1-2|}{1-2}=-1+\dfrac{|-1|}{-1}=-1+\dfrac{1}{-1}=-1-1=-2\) Die Teilfunktion \(f_r(x)=-\cos(x-1)-\frac{|x-1|}{x-1}\) rechts von \(x_0=1\) ist an der Stelle \(x_0=1\) nicht definiert. Der rechtsseitige Grenzwert lautet: \(\qquad \lim_\limits{\substack{x \to 1 \\ x \gt 1}}f_r(x)=\lim_\limits{\substack{x \to 1 \\ x \gt 1}}\left(-\cos(x-1)-\dfrac{|x-1|}{x-1}\right)\) Da \(x\gt1\) ist, wird der Betragsterm größer \(0\), und wir können auf die Betragsstriche verzichten. Wir erhalten dann: \(\qquad \lim_\limits{\substack{x \to 1 \\ x \gt 1}}f_r(x)=\lim_\limits{\substack{x \to 1 \\ x \gt 1}}\left(-\cos(x-1)-\dfrac{|x-1|}{x-1}\right)\) \(=\lim_\limits{\substack{x \to 1 \\ x \gt 1}}\left(-\cos(x-1)-\dfrac{x-1}{x-1}\right)\) \(\qquad \phantom{\lim_\limits{\substack{x \to 1 \\ x \gt 1}}f_r(x)}=\lim_\limits{\substack{x \to 1 \\ x \gt 1}}\left(-\cos(x-1)-1\right)\) \(=-\cos(1-1)-1=-\cos(0)-1=-1-1=-2\) Der Funktionswert (und der linksseitige Grenzwert) und der rechtsseitige Grenzwert an der Stelle \(x_0=1\) stimmen überein. Die Funktion ist also an der Stelle \(x_0=1\) stetig. ![]() | ![]() |
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