Sie x ∈ ℝ beliebig. Dann gilt exp(x) = 1 + x + x 2 2 + x 3 6 + x 4 4! + x 5 5! + … = ∑ n x n n! Behandeln wir diese unendliche Reihe wie ein Polynom, so erhalten wir exp′(x) = 0 + 1 + x + x 2 2 + x 3 6 + x 4 4! + … = ∑ n ≥ 1 n x n − 1 n! Ableitung der e funktion beweis der. = ∑ n ≥ 1 x n − 1 (n − 1)! = ∑ n x n n! = exp(x). Man kann zeigen, dass gliedweises Differenzieren dieser Art korrekt ist. Die Summanden der Exponentialreihe verschieben sich beim Ableiten um eine Position nach links, sodass die Reihe reproduziert wird. Diese bemerkenswerte Eigenschaft lässt sich auch verwenden, um die Exponentialreihe zu motivieren: Sie ist so gemacht, dass das gliedweise Differenzieren die Reihe unverändert lässt. Die Fakultäten im Nenner gleichen die Faktoren aus, die beim Differenzieren der Monome x n entstehen. Die wohl besten Motivationen der Exponentialfunktion exp benötigen die Differentialrechnung − was ein didaktisches Problem darstellt, wenn die Funktion vor der Differentialrechnung eingeführt wird. Mit Hilfe der Ableitungsregeln können wir nun zeigen: Satz (Charakterisierung der Exponentialfunktion) Die Exponentialfunktion exp: ℝ → ℝ (zur Basis e = exp(1)) ist die eindeutige differenzierbare Funktion f: ℝ → ℝ mit den Eigenschaften f ′ = f, f (0) = 1.
Folgendarstellung [ Bearbeiten] Historisch wurde die Exponentialfunktion auf eine andere Art und Weise entdeckt. Jakob Bernoulli untersuchte die Zins- und Zinseszinsrechnung einer Bank: Ein Kunde geht in eine Bank und zahlt einen Betrag von einem Euro auf ein Konto ein. Die Bank gewährt ihm eine jährliche Verzinsung von. Damit erhält der Kunde nach dem ersten Jahr einen Betrag von zurück. Der eingezahlte Betrag verdoppelt sich also jedes Jahr. Nun hat die Bank aber ein weiteres Angebot, nämlich eine halbjährliche Verzinsung um jeweils. Ist dieses Angebot besser für den Kunden? Gompertz-Funktion – Wikipedia. Nach den ersten 6 Monaten steht der Kontostand bei und nach einem Jahr dann bei. Der Kunde verdient also mehr als beim ersten Angebot. Jedes Jahr wächst der Kontostand auf das -fache! Genauso können wir weitermachen: Bei einer monatlichen Verzinsung mit dem Faktor erhält der Kunde. Bei einer täglichen Verzinsung wäre der Wachstumsfaktor gleich. Oder falls sogar jede Sekunde die Zinsen ausgezahlt würden:. Die Frage drängt sich auf, welcher Wachstumsfaktor bei einer kontinuierlichen Verzinsung auftritt.
Die nach ihrem Entdecker, dem britischen Mathematiker Benjamin Gompertz, benannte Gompertz-Funktion ist eine asymmetrische Sättigungsfunktion, die sich im Gegensatz zur logistischen Funktion dadurch auszeichnet, dass sie sich ihrer rechten bzw. oberen Asymptote gemächlicher annähert als ihrer linken bzw. unteren, der Graph ihrer ersten Ableitung also ausgehend von deren Maximum bei nach rechts hin langsamer abfällt als nach links. Die Funktion [ Bearbeiten | Quelltext bearbeiten] Die allgemeine Formel der Gompertz-Funktion lautet: ist die obere Asymptote, da wegen. Die e-Funktion und ihre Ableitung. sind positive Zahlen ist die -Verschiebung ist das Steigungsmaß [1] ist die Eulersche Zahl () e·b·c die Wachstumsrate [2] Variationen der Variablen [ Bearbeiten | Quelltext bearbeiten] Variationen von Anwendung [ Bearbeiten | Quelltext bearbeiten] Die Gompertz-Funktion findet in der Biologie (z. B. zur Beschreibung des Wachstums von Tumoren) und in den Wirtschaftswissenschaften (z. B. in der empirischen Trendforschung) Anwendung.