Aufgabenbeispiele von Grenzverhalten-Symmetrie
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Symmetrieeigenschaften (elementar)
Beispiel:
Die Zufallsgröße X ist normalverteilt. Ihr Schaubild zeigt die zugehörige Gauß'sche Glockenkurve mit einem ganzzahligen Erwartungswert μ. Der Inhalt der gefärbten Fläche beträgt 0.308.
Bestimme P(X ≤ -3).
Gib die Wahrscheinlichkeit auf 3 Stellen nach dem Komma genau an.
Wir wissen, dass das Schaubild einer normalverteilten Zufallsgröße achsenssymmetrisch zur senkrechten Gerade durch den Hochpunkt ist, hier also zu x = -1.
Somit gilt: P( X ≤ -1) = 0,5.
Aus dem Schaubild können wir lesen, dass P(-3 ≤ X ≤ -1) = 0.308 (Flächeninhalt der blauen Fläche). Somit gilt für die gesuchte Wahrscheinlichkeit P(X ≤ -3), die dem Flächeninhalt der roten Fläche entspricht:
P(X ≤ -3) = 0,5 - 0.308 = 0.192
Symmetrie bestimmen (allg.)
Beispiel:
Entscheide welche Symmetrie bei der Funktion f mit vorliegt.
Wir betrachten einfach f(-x) und schauen dann, ob das zufällig wieder f(x) oder -f(x) ist:
f(-x) = =
Wenn man das mit f(x) = vergleicht, kann man erkennen, dass f(-x) = gerade das Negative von f(x), also -f(x) = ist.
Es gilt also: f(-x) = -f(x)
Somit liegt bei f Punktsymmetrie bezüglich des Ursprungs vor.
Verhalten gegen ∞
Beispiel:
Bestimme das Verhalten der Funktion f mit f(x) = für x → -∞ und für x → ∞.
Weil für (betragsmäßig) sehr große x-Werte der erste Potenzterm mit dem höchsten Exponent immer (betragsmäßig) größere Funktionswerte als die anderen Potenzterme hat, genügt es nur dessen Verhalten für x → ± ∞ zu untersuchen.
x → - ∞
Da der Exponent bei ungerade ist, hat ein negatives Vorzeichen, wenn man was negatives für x einsetzt. Multipliziert mit erhalten wir so also ein negatives Vorzeichen:
Somit: x → - ∞ ⇒ →
Also gilt auch: x → - ∞ ⇒ →
x → + ∞
hat natürlich immer ein positives Vorzeichen, wenn man was positives für x einsetzt. Multipliziert mit erhalten wir so also ein positives Vorzeichen:
Somit: x → + ∞ ⇒ →
Also gilt auch: x → + ∞ ⇒ →
Term mit Grenzverhalten bestimmen
Beispiel:
Bestimme den Term einer Funktion, für dessen Graph folgende Bedingungen erfüllt sein müssen:
- der Grad von f muss mindestens 3 sein
- Verhalten für x → -∞: f(x) → ∞
- Verhalten für x → ∞: f(x) → -∞
- f(1) = -5
Da das Verhalten für x → -∞ und für x → +∞ verschieden ist, muss der Grad einer solchen Funktion ungerade, weil es ja nur bei ungeraden Hochzahlen einen Unterschied macht, ob man postive oder negative Werte für x in eine Potenz einsetzt. Und weil der Grad ja mindestens 3 sind muss nehmen wir am besten 3 als Grad.
Für f(x) =
f(1) =
= -1 ist aber leider nicht -5. Da ja aber das Grenzverhalten nur von der Potenz mit der höchsten
Hochzahl abhängt, können wir einfach noch das fehlende -5 -
Ein möglicher Funktionsterm wäre somit:
Dieser funktionierende Term ist im roten Graphen eingezeichnet
