{"id":33385,"date":"2024-11-30T13:00:06","date_gmt":"2024-11-30T13:00:06","guid":{"rendered":"https:\/\/toposuranos.com\/material\/?p=33385"},"modified":"2025-07-22T12:12:43","modified_gmt":"2025-07-22T12:12:43","slug":"ableitungen-von-polynomen-trigonometrischen-funktionen-und-dem-logarithmus","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/toposuranos.com\/material\/de\/ableitungen-von-polynomen-trigonometrischen-funktionen-und-dem-logarithmus\/","title":{"rendered":"Ableitungen von Polynomen, trigonometrischen Funktionen und dem Logarithmus"},"content":{"rendered":"<p><center><\/p>\n<h1>Grenzwert von Funktionen einer reellen Variablen<\/h1>\n<p><\/center><\/p>\n<p style=\"text-align:center\"><em><strong>Zusammenfassung:<\/strong><br \/>\nIn dieser Unterrichtseinheit wird die formale Definition des Grenzwerts von Funktionen einer reellen Variablen eingehend untersucht. Ausgehend davon werden die wichtigsten Eigenschaften bewiesen, die zur Algebra der Grenzwerte f\u00fchren.<\/br><\/em><\/p>\n<p style=\"text-align:center\"><em><strong>Lernziele:<\/strong><br \/>\nAm Ende dieser Einheit wird der Studierende in der Lage sein:<\/p>\n<ul>\n<li><strong>Sich zu erinnern<\/strong> an die Definition des Grenzwerts von Funktionen einer reellen Variablen.<\/li>\n<li><strong>Beweisen<\/strong> der Eigenschaften, die zur Algebra der Grenzwerte f\u00fchren, durch <span dir=\"ltr\"><span class=\"katex-eq\" data-katex-display=\"false\">\\epsilon-\\delta<\/span><\/span>-Herleitungen.<\/li>\n<li><strong>Berechnen<\/strong> von Grenzwerten reeller Funktionen mithilfe der Grenzwertalgebra und ihrer Eigenschaften.<\/li>\n<\/ul>\n<p><\/em><\/p>\n<p><center><br \/>\n<strong>INHALTSVERZEICHNIS<\/strong><br \/>\n<a href=\"#1\"><strong>Einleitung<\/strong><\/a><br \/>\n<a href=\"#2\"><strong>Die intuitive Vorstellung des Funktionsgrenzwerts aus grafischer Sicht<\/strong><\/a><br \/>\n<a href=\"#3\"><strong>Die formale Definition des Grenzwerts<\/strong><\/a><br \/>\n<a href=\"#4\"><strong>Eigenschaften von Grenzwerten<\/strong><\/a><br \/>\n<a href=\"#5\">Wenn der Grenzwert existiert, dann ist er eindeutig<\/a><br \/>\n<a href=\"#6\">Grenzwertalgebra<\/a><br \/>\n<a href=\"#7\">Berechnung einfacher Grenzwerte<\/a><br \/>\n<\/center><\/p>\n<p><center><iframe class=\"lazyload\" width=\"560\" height=\"315\" data-src=\"https:\/\/www.youtube.com\/embed\/FEPfoAfPsFY\" frameborder=\"0\" allow=\"accelerometer; autoplay; clipboard-write; encrypted-media; gyroscope; picture-in-picture\" allowfullscreen=\"allowfullscreen\"><\/iframe><\/center><\/p>\n<p><a name=\"1\"><\/a><\/p>\n<h2>Einleitung<\/h2>\n<p style=\"text-align: justify;\">\n  <a href=\"https:\/\/www.youtube.com\/watch?v=FEPfoAfPsFY&amp;t=240s\" rel=\"noopener\" target=\"_blank\"><br \/>\n    <strong>Was ist der Unterschied zwischen dem Studium der Algebra und der Geometrie im Vergleich zur Analysis?<\/strong><br \/>\n  <\/a><br \/>\n  Die Antwort auf diese Frage liefert uns das Konzept des Grenzwerts. In diesem Artikel wird daher der Grenzwert und seine Definition behandelt.\n<\/p>\n<p style=\"text-align: justify;\">\n  Das Wort \u201eGrenzwert\u201c assoziieren wir normalerweise mit einer Art Grenze, wie dem Rand eines Intervalls mit Endpunkten \\(a\\) und \\(b\\) \u2013 unabh\u00e4ngig von seiner Natur.\n<\/p>\n<p style=\"text-align: center;\"><span dir=\"ltr\"><span class=\"katex-eq\" data-katex-display=\"false\">[a,b[\\;\\; ;\\;\\; ]a,b]\\;\\; ; \\;\\; ]a,b[\\;\\; ; [a,b] <\/span><\/span>,<\/p>\n<p style=\"text-align: justify;\">oder wie mit der Gegenwart, die wir als Grenze zwischen Vergangenheit und Zukunft bezeichnen k\u00f6nnen. In \u00e4hnlicher Weise f\u00fchrt die Idee des Grenzwerts zu einem mathematischen Verst\u00e4ndnis dieser intuitiven Vorstellung, sich asymptotisch einem bestimmten Punkt zu n\u00e4hern.<\/p>\n<p><a name=\"2\"><\/a><\/p>\n<h2>Die intuitive Vorstellung des Funktionsgrenzwerts aus grafischer Sicht<\/h2>\n<p style=\"text-align: justify;\"><a href=\"https:\/\/www.youtube.com\/watch?v=FEPfoAfPsFY&amp;t=314s\" rel=\"noopener\" target=\"_blank\"><strong>Um die Vorstellung des Grenzwerts zu veranschaulichen, ist es hilfreich, mit der grafischen Darstellung<\/strong><\/a> einer Funktion zu beginnen und zu fragen, was mit <span dir=\"ltr\"><span class=\"katex-eq\" data-katex-display=\"false\">f(x)<\/span><\/span> geschieht, wenn sich <span dir=\"ltr\"><span class=\"katex-eq\" data-katex-display=\"false\">x<\/span><\/span> beliebig nahe an <span dir=\"ltr\"><span class=\"katex-eq\" data-katex-display=\"false\">x_0<\/span><\/span> ann\u00e4hert.<\/p>\n<p><center><img decoding=\"async\" src=\"data:image\/gif;base64,R0lGODlhAQABAIAAAAAAAP\/\/\/yH5BAEAAAAALAAAAAABAAEAAAIBRAA7\" data-src=\"https:\/\/1.bp.blogspot.com\/-rMjBnCIK8Ts\/YGDfXYswS4I\/AAAAAAAAEwA\/1GY0wy3JkXk99kveDTp1SltJOTAITgN3wCLcBGAsYHQ\/s0\/limite.PNG\" alt=\"Grenzwert einer Funktion\" class=\"alignnone size-full lazyload\" width=\"692\" height=\"565\" \/><noscript><img decoding=\"async\" src=\"https:\/\/1.bp.blogspot.com\/-rMjBnCIK8Ts\/YGDfXYswS4I\/AAAAAAAAEwA\/1GY0wy3JkXk99kveDTp1SltJOTAITgN3wCLcBGAsYHQ\/s0\/limite.PNG\" alt=\"Grenzwert einer Funktion\" class=\"alignnone size-full lazyload\" width=\"692\" height=\"565\" \/><\/noscript><\/center><\/p>\n<p style=\"text-align: justify;\">Wenn <span dir=\"ltr\"><span class=\"katex-eq\" data-katex-display=\"false\">x<\/span><\/span> nahe bei <span dir=\"ltr\"><span class=\"katex-eq\" data-katex-display=\"false\">x_0<\/span><\/span> liegt, dann existiert ein offenes Intervall mit Radius <span dir=\"ltr\"><span class=\"katex-eq\" data-katex-display=\"false\">\\delta<\/span><\/span> und Mittelpunkt <span dir=\"ltr\"><span class=\"katex-eq\" data-katex-display=\"false\">x_0<\/span><\/span>, sodass <span dir=\"ltr\"><span class=\"katex-eq\" data-katex-display=\"false\">x<\/span><\/span> darin enthalten ist. Dies kann auf drei verschiedene Weisen dargestellt werden:<\/p>\n<p style=\"text-align: center;\"><span dir=\"ltr\"><span class=\"katex-eq\" data-katex-display=\"false\">|x-x_0|\\lt \\delta<\/span><\/span>,<\/p>\n<p style=\"text-align: center;\"><span dir=\"ltr\"><span class=\"katex-eq\" data-katex-display=\"false\">|x\\in]x_0 - \\delta , x_0 + \\delta[ <\/span><\/span>,<\/p>\n<p style=\"text-align: center;\">oder <span dir=\"ltr\"><span class=\"katex-eq\" data-katex-display=\"false\">x\\in\\mathcal{B}(x_0,\\delta)<\/span><\/span><\/p>\n<p style=\"text-align: justify;\"><em>In unserem Kontext sind dies drei verschiedene Arten, dasselbe auszudr\u00fccken; wobei die letzte, die gelesen wird als \u201e<span dir=\"ltr\"><span class=\"katex-eq\" data-katex-display=\"false\">x<\/span><\/span> liegt in der offenen Kugel mit Zentrum <span dir=\"ltr\"><span class=\"katex-eq\" data-katex-display=\"false\">x_0<\/span><\/span> und Radius <span dir=\"ltr\"><span class=\"katex-eq\" data-katex-display=\"false\">\\delta<\/span><\/span>\u201c, besser geeignet w\u00e4re f\u00fcr einen <strong>Topologiekurs,<\/strong> in dem dieses \u201eThema der N\u00e4he\u201c viel gr\u00fcndlicher behandelt wird.<\/em><\/p>\n<p style=\"text-align: justify;\">Wenn dies zutrifft, dann wird man feststellen, dass es ein weiteres offenes Intervall mit Mittelpunkt <span dir=\"ltr\"><span class=\"katex-eq\" data-katex-display=\"false\">l<\/span><\/span> und Radius <span dir=\"ltr\"><span class=\"katex-eq\" data-katex-display=\"false\">\\epsilon<\/span><\/span> gibt, sodass <span dir=\"ltr\"><span class=\"katex-eq\" data-katex-display=\"false\">f(x)<\/span><\/span> darin enthalten ist, das hei\u00dft: <span dir=\"ltr\"><span class=\"katex-eq\" data-katex-display=\"false\">|f(x) - l|\\lt \\epsilon<\/span><\/span>.<\/p>\n<p><center><img decoding=\"async\" src=\"data:image\/gif;base64,R0lGODlhAQABAIAAAAAAAP\/\/\/yH5BAEAAAAALAAAAAABAAEAAAIBRAA7\" data-src=\"https:\/\/1.bp.blogspot.com\/-26xU-o1y-Eg\/YGDfXYgOp2I\/AAAAAAAAEwE\/FGMGEQdvRzg_OvnUqKolJ9v51xUVF4O7QCLcBGAsYHQ\/s0\/limite2.PNG\" alt=\"Grenzwert einer Funktion\" class=\"alignnone size-full lazyload\" width=\"625\" height=\"549\" \/><noscript><img decoding=\"async\" src=\"https:\/\/1.bp.blogspot.com\/-26xU-o1y-Eg\/YGDfXYgOp2I\/AAAAAAAAEwE\/FGMGEQdvRzg_OvnUqKolJ9v51xUVF4O7QCLcBGAsYHQ\/s0\/limite2.PNG\" alt=\"Grenzwert einer Funktion\" class=\"alignnone size-full lazyload\" width=\"625\" height=\"549\" \/><\/noscript><\/center><\/p>\n<p style=\"text-align: justify;\">Hieraus ergibt sich die grundlegende Idee des mathematischen Grenzwertbegriffs: Ein Grenzwert existiert, wenn gilt: Wenn <span dir=\"ltr\"><span class=\"katex-eq\" data-katex-display=\"false\">0 \\lt|x-x_0|\\lt \\delta<\/span><\/span>, dann ist <span dir=\"ltr\"><span class=\"katex-eq\" data-katex-display=\"false\">|f(x)-l|\\lt \\epsilon<\/span><\/span>; und dieser Wert <span dir=\"ltr\"><span class=\"katex-eq\" data-katex-display=\"false\">l<\/span><\/span> ist der Grenzwert der Funktion, wenn sich <span dir=\"ltr\"><span class=\"katex-eq\" data-katex-display=\"false\">x<\/span><\/span> beliebig nahe an <span dir=\"ltr\"><span class=\"katex-eq\" data-katex-display=\"false\">x_0<\/span><\/span> ann\u00e4hert.<\/p>\n<p><a name=\"3\"><\/a><\/p>\n<h2>Die formale Definition des Grenzwerts<\/h2>\n<p style=\"text-align: justify;\"><a href=\"https:\/\/www.youtube.com\/watch?v=FEPfoAfPsFY&amp;t=689s\" rel=\"noopener\" target=\"_blank\"><strong>Aus der soeben pr\u00e4sentierten intuitiven und grafischen Vorstellung l\u00e4sst sich nun die formale Definition des Grenzwerts ableiten.<\/strong> <\/a>Wir sagen, dass der Grenzwert existiert, wenn \u2013 unabh\u00e4ngig davon, welches <span dir=\"ltr\"><span class=\"katex-eq\" data-katex-display=\"false\">\\epsilon<\/span><\/span> gegeben ist (also der Abstand zwischen <span dir=\"ltr\"><span class=\"katex-eq\" data-katex-display=\"false\">f(x)<\/span><\/span> und <span dir=\"ltr\"><span class=\"katex-eq\" data-katex-display=\"false\">l<\/span><\/span>) \u2013 stets ein <span dir=\"ltr\"><span class=\"katex-eq\" data-katex-display=\"false\">\\delta<\/span><\/span> existiert, sodass aus <span dir=\"ltr\"><span class=\"katex-eq\" data-katex-display=\"false\">0 \\lt|x-x_0|\\lt \\delta<\/span><\/span> folgt, dass <span dir=\"ltr\"><span class=\"katex-eq\" data-katex-display=\"false\">|f(x) - l|\\lt \\epsilon.<\/span><\/span> Diese Idee, die anfangs schwer zu erfassen ist und weltweit bei den meisten Studierenden der Analysis Tr\u00e4nen hervorruft, l\u00e4sst sich durch den folgenden Ausdruck zusammenfassen:<\/p>\n<p style=\"text-align: center;\"><span dir=\"ltr\"><span class=\"katex-eq\" data-katex-display=\"false\">\\displaystyle \\lim_{x\\to x_0}f(x)=l := \\left(\\forall \\epsilon \\gt 0\\right)\\left(\\exists \\delta\\gt 0\\right) \\left(0 \\lt|x-x_0|\\lt\\delta \\rightarrow |f(x) - l|\\lt \\epsilon\\right)<\/span><\/span>,<\/p>\n<p><a name=\"4\"><\/a><\/p>\n<h2>Eigenschaften von Grenzwerten<\/h2>\n<p style=\"text-align: justify;\">Der Nutzen einer formalen Grenzwertdefinition liegt darin, dass wir nun daraus sowohl intuitive als auch weniger offensichtliche Eigenschaften ableiten k\u00f6nnen.<\/p>\n<p style=\"text-align: justify;\">Bevor wir fortfahren, ist es zwar nicht zwingend erforderlich, aber sehr empfehlenswert, einige Konzepte der <a href=\"http:\/\/toposuranos.com\/material\/es\/category\/matematica\/logica-matematica\/logica-proposicional\/\" rel=\"noopener\" target=\"_blank\"><strong>mathematischen Logik<\/strong><\/a> zu wiederholen, um die folgenden Beweise besser nachvollziehen zu k\u00f6nnen.<\/p>\n<p><a name=\"5\"><\/a><\/p>\n<h3>Wenn der Grenzwert existiert, dann ist er eindeutig<\/h3>\n<p style=\"text-align: justify;\"><a href=\"https:\/\/www.youtube.com\/watch?v=FEPfoAfPsFY&amp;t=904s\" rel=\"noopener\" target=\"_blank\"><strong>Um diese Eigenschaft zu beweisen, bedienen wir uns der Technik des Widerspruchsbeweises.<\/strong><\/a> Wir beginnen mit der Definition der folgenden Menge von Pr\u00e4missen:<\/p>\n<p style=\"text-align: center;\"><span dir=\"ltr\"><span class=\"katex-eq\" data-katex-display=\"false\">\\displaystyle\\mathcal{H}= \\{\\lim_{x\\to x_0}f(x) = L, \\lim_{x\\to x_0}f(x) = L^\\prime, L\\neq L^\\prime\\}<\/span><\/span>.<\/p>\n<p style=\"text-align: justify;\">Ausgehend davon k\u00f6nnen wir folgenden formalen Beweis aufbauen:<\/p>\n<table>\n<tbody>\n<tr>\n<td style=\" text-align: right;\"><span dir=\"ltr\"><span class=\"katex-eq\" data-katex-display=\"false\">(1)<\/span><\/span><\/td>\n<td style=\" text-align: left;\"><span dir=\"ltr\"><span class=\"katex-eq\" data-katex-display=\"false\">\\displaystyle \\mathcal{H}\\vdash \\lim_{x\\to x_0}f(x) = L <\/span><\/span>; <strong>Annahme<\/strong><\/td>\n<\/tr>\n<tr>\n<td><\/td>\n<td style=\" text-align: left;\"><span dir=\"ltr\"><span class=\"katex-eq\" data-katex-display=\"false\">\\displaystyle \\mathcal{H}\\vdash \\left(\\forall \\epsilon \\gt 0\\right)\\left(\\exists \\delta\\gt 0\\right) \\left(0 \\lt|x-x_0|\\lt\\delta \\rightarrow |f(x) - L|\\lt \\epsilon\\right) <\/span><\/span><\/td>\n<\/tr>\n<tr>\n<td style=\" text-align: right;\"><span dir=\"ltr\"><span class=\"katex-eq\" data-katex-display=\"false\">(2)<\/span><\/span><\/td>\n<td style=\" text-align: left;\"><span dir=\"ltr\"><span class=\"katex-eq\" data-katex-display=\"false\">\\displaystyle \\mathcal{H}\\vdash \\lim_{x\\to x_0}f(x) = L^\\prime <\/span><\/span>; Annahme<\/td>\n<\/tr>\n<tr>\n<td><\/td>\n<td style=\" text-align: left;\"><span dir=\"ltr\"><span class=\"katex-eq\" data-katex-display=\"false\">\\displaystyle \\mathcal{H}\\vdash \\left(\\forall \\epsilon \\gt 0\\right)\\left(\\exists \\delta\\gt 0\\right) \\left(0 \\lt|x-x_0|\\lt\\delta \\rightarrow |f(x) - L^\\prime |\\lt \\epsilon\\right) <\/span><\/span><\/td>\n<\/tr>\n<tr>\n<td style=\" text-align: right;\"><span dir=\"ltr\"><span class=\"katex-eq\" data-katex-display=\"false\">(3)<\/span><\/span><\/td>\n<td style=\" text-align: left;\"><span dir=\"ltr\"><span class=\"katex-eq\" data-katex-display=\"false\">\\displaystyle \\mathcal{H}\\vdash L \\neq L^\\prime <\/span><\/span>; Annahme<\/td>\n<\/tr>\n<tr>\n<td style=\" text-align: right;\"><span dir=\"ltr\"><span class=\"katex-eq\" data-katex-display=\"false\">(4)<\/span><\/span><\/td>\n<td style=\" text-align: left;\"><span dir=\"ltr\"><span class=\"katex-eq\" data-katex-display=\"false\">\\displaystyle \\mathcal{H}\\vdash \\left(\\forall \\epsilon \\gt 0\\right)\\left(\\exists \\delta\\gt 0\\right) \\left(0 \\lt|x-x_0|\\lt\\delta \\rightarrow\\right.<\/span><\/span> <span style=\"background-color: #ffff80; color:#000000\"><span dir=\"ltr\"><span class=\"katex-eq\" data-katex-display=\"false\">\\left. \\left[ \\left( |f(x) - L |\\lt \\epsilon \\right) \\wedge \\left( |f(x) - L^\\prime |\\lt \\epsilon\\right) \\right] \\right. <\/span><\/span><\/span><span dir=\"ltr\"><span class=\"katex-eq\" data-katex-display=\"false\">)<\/span><\/span>; <span dir=\"ltr\"><span class=\"katex-eq\" data-katex-display=\"false\">\\wedge<\/span><\/span>&#8211;<strong>Einf\u00fchrung<\/strong>(1,2)<\/td>\n<\/tr>\n<tr>\n<td style=\" text-align: right;\"><span dir=\"ltr\"><span class=\"katex-eq\" data-katex-display=\"false\">(5)<\/span><\/span><\/td>\n<td style=\" text-align: left;\"><span dir=\"ltr\"><span class=\"katex-eq\" data-katex-display=\"false\">\\displaystyle \\mathcal{H}\\cup\\{L\\lt L^\\prime\\}\\vdash \\left(\\forall \\epsilon \\gt 0\\right)\\left(\\exists \\delta\\gt 0\\right) \\left(0 \\lt|x-x_0|\\lt\\delta \\rightarrow\\right.<\/span><\/span> <span style=\"background-color: #ffff80; color:#000000\"><span dir=\"ltr\"><span class=\"katex-eq\" data-katex-display=\"false\">\\left. \\left[ \\left( |f(x) - L |\\lt \\epsilon \\right) \\wedge \\left( |f(x) - L^\\prime |\\lt \\epsilon\\right) \\right] \\right. <\/span><\/span><\/span><span dir=\"ltr\"><span class=\"katex-eq\" data-katex-display=\"false\">)<\/span><\/span>; <strong>Monotonie<\/strong>(4)<\/td>\n<\/tr>\n<tr>\n<td style=\" text-align: right;\"><span dir=\"ltr\"><span class=\"katex-eq\" data-katex-display=\"false\">(6)<\/span><\/span><\/td>\n<td style=\" text-align: left;\"><span dir=\"ltr\"><span class=\"katex-eq\" data-katex-display=\"false\">\\displaystyle \\mathcal{H}\\cup\\{L\\lt L^\\prime\\}\\vdash \\epsilon = \\frac{L - L^\\prime}{2}\\gt 0 <\/span><\/span>; Weil <span dir=\"ltr\"><span class=\"katex-eq\" data-katex-display=\"false\">L \\lt L^\\prime <\/span><\/span><\/td>\n<\/tr>\n<tr>\n<td style=\" text-align: right;\"><span dir=\"ltr\"><span class=\"katex-eq\" data-katex-display=\"false\">(7)<\/span><\/span><\/td>\n<td style=\" text-align: left;\"><span dir=\"ltr\"><span class=\"katex-eq\" data-katex-display=\"false\">\\displaystyle \\mathcal{H}\\cup\\{L\\lt L^\\prime\\}\\vdash \\left(\\exists \\delta\\gt 0\\right) \\left(0 \\lt|x-x_0|\\lt\\delta \\rightarrow\\right.<\/span><\/span> <span style=\"background-color: #ffff80; color:#000000\"><span dir=\"ltr\"><span class=\"katex-eq\" data-katex-display=\"false\">\\left. \\left[ \\left( |f(x) - L |\\lt \\frac{L - L^\\prime}{2} \\right) \\wedge \\left( |f(x) - L^\\prime |\\lt \\frac{L - L^\\prime}{2}\\right) \\right] \\right. <\/span><\/span><\/span><span dir=\"ltr\"><span class=\"katex-eq\" data-katex-display=\"false\">)<\/span><\/span>; Mit (5,6)<\/td>\n<\/tr>\n<tr>\n<td><\/td>\n<td style=\" text-align: left;\"><span dir=\"ltr\"><span class=\"katex-eq\" data-katex-display=\"false\">\\displaystyle \\mathcal{H}\\cup\\{L\\lt L^\\prime\\}\\vdash (\\exists \\delta\\gt 0) (0 \\lt|x-x_0|\\lt\\delta \\rightarrow [<\/span><\/span> <span style=\"background-color: #a0ffa0; color:#000000\"><span dir=\"ltr\"><span class=\"katex-eq\" data-katex-display=\"false\">( 2 |f(x) - L |\\lt L - L^\\prime )<\/span><\/span><\/span> <span dir=\"ltr\"><span class=\"katex-eq\" data-katex-display=\"false\">\\wedge<\/span><\/span> <span style=\"background-color: #a0a0ff; color:#000000\"><span dir=\"ltr\"><span class=\"katex-eq\" data-katex-display=\"false\">( 2|f(x) - L^\\prime |\\lt L - L^\\prime)<\/span><\/span><\/span> <span dir=\"ltr\"><span class=\"katex-eq\" data-katex-display=\"false\"> ])<\/span><\/span><\/td>\n<\/tr>\n<tr>\n<td><\/td>\n<td style=\" text-align: left;\"><span dir=\"ltr\"><span class=\"katex-eq\" data-katex-display=\"false\">\\displaystyle \\mathcal{H}\\cup\\{L\\lt L^\\prime\\}\\vdash (\\exists \\delta\\gt 0) (0 \\lt|x-x_0|\\lt\\delta \\rightarrow [<\/span><\/span> <span style=\"background-color: #a0ffa0; color:#000000\"><span dir=\"ltr\"><span class=\"katex-eq\" data-katex-display=\"false\">( -L + L^\\prime \\lt 2 (f(x) - L )\\lt L - L^\\prime )<\/span><\/span><\/span> <span dir=\"ltr\"><span class=\"katex-eq\" data-katex-display=\"false\">\\wedge<\/span><\/span> <span style=\"background-color: #a0a0ff; color:#000000\"><span dir=\"ltr\"><span class=\"katex-eq\" data-katex-display=\"false\">( -L + L^\\prime \\lt 2(f(x) - L^\\prime )\\lt L - L^\\prime)<\/span><\/span><\/span> <span dir=\"ltr\"><span class=\"katex-eq\" data-katex-display=\"false\"> ])<\/span><\/span><\/td>\n<\/tr>\n<tr>\n<td><\/td>\n<td style=\" text-align: left;\"><span dir=\"ltr\"><span class=\"katex-eq\" data-katex-display=\"false\">\\displaystyle \\mathcal{H}\\cup\\{L\\lt L^\\prime\\}\\vdash (\\exists \\delta\\gt 0) (0 \\lt|x-x_0|\\lt\\delta \\rightarrow [<\/span><\/span> <span style=\"background-color: #a0ffa0; color:#000000\"><span dir=\"ltr\"><span class=\"katex-eq\" data-katex-display=\"false\">( -L + L^\\prime \\lt 2f(x) - 2L \\lt L - L^\\prime )<\/span><\/span><\/span> <span dir=\"ltr\"><span class=\"katex-eq\" data-katex-display=\"false\">\\wedge<\/span><\/span> <span style=\"background-color: #a0a0ff; color:#000000\"><span dir=\"ltr\"><span class=\"katex-eq\" data-katex-display=\"false\">( -L + L^\\prime \\lt 2f(x) - 2L^\\prime \\lt L - L^\\prime)<\/span><\/span><\/span> <span dir=\"ltr\"><span class=\"katex-eq\" data-katex-display=\"false\"> ])<\/span><\/span><\/td>\n<\/tr>\n<tr>\n<td><\/td>\n<td style=\" text-align: left;\"><span dir=\"ltr\"><span class=\"katex-eq\" data-katex-display=\"false\">\\displaystyle \\mathcal{H}\\cup\\{L\\lt L^\\prime\\}\\vdash (\\exists \\delta\\gt 0) (0 \\lt|x-x_0|\\lt\\delta \\rightarrow [<\/span><\/span> <span style=\"background-color: #a0ffa0; color:#000000\"><span dir=\"ltr\"><span class=\"katex-eq\" data-katex-display=\"false\">( L + L^\\prime \\lt 2f(x) \\lt 3L - L^\\prime )<\/span><\/span><\/span> <span dir=\"ltr\"><span class=\"katex-eq\" data-katex-display=\"false\">\\wedge<\/span><\/span> <span style=\"background-color: #a0a0ff; color:#000000\"><span dir=\"ltr\"><span class=\"katex-eq\" data-katex-display=\"false\">( -L + 3L^\\prime \\lt 2f(x) \\lt L + L^\\prime)<\/span><\/span><\/span> <span dir=\"ltr\"><span class=\"katex-eq\" data-katex-display=\"false\"> ])<\/span><\/span><\/td>\n<\/tr>\n<tr>\n<td><\/td>\n<td style=\" text-align: left;\"><span dir=\"ltr\"><span class=\"katex-eq\" data-katex-display=\"false\">\\displaystyle \\mathcal{H}\\cup\\{L\\lt L^\\prime\\}\\vdash (\\exists \\delta\\gt 0) (0 \\lt|x-x_0|\\lt\\delta \\rightarrow [<\/span><\/span> <span style=\"background-color: #a0a0ff; color:#000000\"><span dir=\"ltr\"><span class=\"katex-eq\" data-katex-display=\"false\">( -L + 3L^\\prime \\lt 2f(x) \\lt L + L^\\prime)<\/span><\/span><\/span> <span dir=\"ltr\"><span class=\"katex-eq\" data-katex-display=\"false\">\\wedge<\/span><\/span> <span style=\"background-color: #a0ffa0; color:#000000\"><span dir=\"ltr\"><span class=\"katex-eq\" data-katex-display=\"false\">( L + L^\\prime \\lt 2f(x) \\lt 3L - L^\\prime )<\/span><\/span><\/span> <span dir=\"ltr\"><span class=\"katex-eq\" data-katex-display=\"false\"> ])<\/span><\/span><\/td>\n<\/tr>\n<tr>\n<td style=\" text-align: right;\"><span dir=\"ltr\"><span class=\"katex-eq\" data-katex-display=\"false\">(8)<\/span><\/span><\/td>\n<td style=\" text-align: left;\"><span dir=\"ltr\"><span class=\"katex-eq\" data-katex-display=\"false\">\\displaystyle \\mathcal{H}\\cup\\{L\\lt L^\\prime\\}\\vdash \\bot <\/span><\/span>; Aus (1,2,6,7)<\/td>\n<\/tr>\n<tr>\n<td style=\" text-align: right;\"><span dir=\"ltr\"><span class=\"katex-eq\" data-katex-display=\"false\">(9)<\/span><\/span><\/td>\n<td style=\" text-align: left;\"><span dir=\"ltr\"><span class=\"katex-eq\" data-katex-display=\"false\">\\displaystyle \\mathcal{H}\\cup\\{L\\gt L^\\prime\\}\\vdash \\bot <\/span><\/span>; Gleiches Verfahren wie (8)<\/td>\n<\/tr>\n<tr>\n<td style=\" text-align: right;\"><span dir=\"ltr\"><span class=\"katex-eq\" data-katex-display=\"false\">(10)<\/span><\/span><\/td>\n<td style=\" text-align: left;\"><span dir=\"ltr\"><span class=\"katex-eq\" data-katex-display=\"false\">\\displaystyle \\mathcal{H}\\vdash [(L\\lt L^\\prime) \\vee (L\\gt L^\\prime)] \\rightarrow \\bot <\/span><\/span>; <span dir=\"ltr\"><span class=\"katex-eq\" data-katex-display=\"false\">\\vee<\/span><\/span>-Einf\u00fchrung (8,9)<\/td>\n<\/tr>\n<tr>\n<td style=\" text-align: right;\"><span dir=\"ltr\"><span class=\"katex-eq\" data-katex-display=\"false\">(11)<\/span><\/span><\/td>\n<td style=\" text-align: left;\"><span dir=\"ltr\"><span class=\"katex-eq\" data-katex-display=\"false\">\\displaystyle \\mathcal{H}\\vdash [L\\ \\neq L^\\prime] \\rightarrow \\bot <\/span><\/span>; Definition (10)<\/td>\n<\/tr>\n<tr>\n<td style=\" text-align: right;\"><span dir=\"ltr\"><span class=\"katex-eq\" data-katex-display=\"false\">(12)<\/span><\/span><\/td>\n<td style=\" text-align: left;\"><span dir=\"ltr\"><span class=\"katex-eq\" data-katex-display=\"false\">\\displaystyle \\mathcal{H}\\vdash \\bot <\/span><\/span>; <strong>MP<\/strong>(3,11)<\/td>\n<\/tr>\n<tr>\n<td><\/td>\n<td style=\" text-align: left;\"><span dir=\"ltr\"><span class=\"katex-eq\" data-katex-display=\"false\">\\displaystyle \\left\\{\\lim_{x\\to x_0}f(x) = L, \\lim_{x\\to x_0}f(x) = L^\\prime, L\\neq L^\\prime\\right\\} \\vdash \\bot <\/span><\/span><\/td>\n<\/tr>\n<tr>\n<td style=\" text-align: right;\"><span dir=\"ltr\"><span class=\"katex-eq\" data-katex-display=\"false\">(13)<\/span><\/span><\/td>\n<td style=\" text-align: left;\"><span dir=\"ltr\"><span class=\"katex-eq\" data-katex-display=\"false\">\\displaystyle \\left\\{\\lim_{x\\to x_0}f(x) = L, \\lim_{x\\to x_0}f(x) = L^\\prime \\right\\} \\vdash \\neg(L\\neq L^\\prime) <\/span><\/span>; <strong>Widerspruch<\/strong>(12)<\/td>\n<\/tr>\n<tr>\n<td><\/td>\n<td style=\" text-align: left;\"><span dir=\"ltr\"><span class=\"katex-eq\" data-katex-display=\"false\">\\displaystyle \\left\\{\\lim_{x\\to x_0}f(x) = L, \\lim_{x\\to x_0}f(x) = L^\\prime \\right\\} \\vdash L = L^\\prime.<\/span><\/span><\/td>\n<\/tr>\n<\/tbody>\n<\/table>\n<p style=\"text-align: justify;\">Aus diesem Beweis folgt: Wenn zwei Grenzwerte existieren, dann sind sie gleich, und somit ist der Grenzwert eindeutig.<\/p>\n<p><a name=\"6\"><\/a><\/p>\n<h3>Algebra der Grenzwerte<\/h3>\n<p style=\"text-align: justify;\"><a href=\"https:\/\/www.youtube.com\/watch?v=FEPfoAfPsFY&amp;t=2011s\" rel=\"noopener\" target=\"_blank\"><strong>Mit dem bisher Gelernten haben wir das Wesentliche der mathematischen Idee des Grenzwerts behandelt.<\/strong><\/a> Aber das allein reicht bei Weitem nicht aus, um tats\u00e4chliche Berechnungen damit anzustellen \u2013 nur ein leidenshungriger Verr\u00fcckter w\u00fcrde versuchen, die Definition des Grenzwerts direkt daf\u00fcr zu verwenden. Um dieses Problem zu l\u00f6sen, werden wir nun Techniken behandeln, die uns helfen, Grenzwerte tats\u00e4chlich zu berechnen.<\/p>\n<p style=\"text-align: justify;\">Seien <span dir=\"ltr\"><span class=\"katex-eq\" data-katex-display=\"false\">x_0, \\alpha, \\beta, L, M \\in \\mathbb{R},<\/span><\/span> und seien f und g reelle Funktionen, sodass gilt:<\/p>\n<p style=\"text-align: center;\"><span dir=\"ltr\"><span class=\"katex-eq\" data-katex-display=\"false\">\\displaystyle \\lim_{x\\to x_0} f(x) = L<\/span><\/span><\/p>\n<p style=\"text-align: center;\"><span dir=\"ltr\"><span class=\"katex-eq\" data-katex-display=\"false\">\\displaystyle \\lim_{x\\to x_0} g(x) = M<\/span><\/span><\/p>\n<p style=\"text-align: justify;\">Dann gelten die folgenden Eigenschaften:<\/p>\n<h4>Grenzwert der Summe und der Differenz von Funktionen<\/h4>\n<p style=\"text-align: center;\"><span dir=\"ltr\"><span class=\"katex-eq\" data-katex-display=\"false\">\\displaystyle \\lim_{x\\to x_0} \\left(\\alpha f(x) \\pm \\beta g(x) \\right) = \\alpha L \\pm \\beta M<\/span><\/span><\/p>\n<p style=\"text-align: justify; color: #000080;\"><strong>Beweis:<\/strong><\/p>\n<p style=\"text-align: justify; \"><a href=\"https:\/\/www.youtube.com\/watch?v=FEPfoAfPsFY&amp;t=2053s\" rel=\"noopener\" target=\"_blank\"><strong>Betrachten wir die Menge der Pr\u00e4missen<\/strong><\/a> <span dir=\"ltr\"><span class=\"katex-eq\" data-katex-display=\"false\">\\displaystyle\\mathcal{H}=\\left\\{\\lim_{x\\to x_0} f(x) = L, \\lim_{x\\to x_0} g(x) = M \\right\\}<\/span><\/span>, dann k\u00f6nnen wir daraus folgendes schlie\u00dfen:<\/p>\n<table>\n<tbody>\n<tr>\n<td style=\"text-align: right;\"><span dir=\"ltr\"> [\/latex]<\/span><\/td>\n<td style=\"text-align: left;\"><span dir=\"ltr\"><span class=\"katex-eq\" data-katex-display=\"false\">\\displaystyle \\mathcal{H}\\vdash \\lim_{x\\to x_0}f(x) = L <\/span><\/span>; Annahme<\/td>\n<\/tr>\n<tr>\n<td><\/td>\n<td style=\"text-align: left;\"><span dir=\"ltr\"><span class=\"katex-eq\" data-katex-display=\"false\">\\displaystyle \\mathcal{H}\\vdash \\left(\\forall \\epsilon \\gt 0 \\right)\\left(\\exists \\delta \\gt 0 \\right) \\left(0 \\lt |x-x_0|\\lt \\delta \\rightarrow |f(x) - L|\\lt \\epsilon \\right) <\/span><\/span><\/td>\n<\/tr>\n<tr>\n<td><\/td>\n<td style=\"text-align: left;\"><span dir=\"ltr\"><span class=\"katex-eq\" data-katex-display=\"false\">\\displaystyle \\mathcal{H}\\vdash \\left(\\forall \\epsilon \\gt 0 \\right)\\left(\\exists \\delta \\gt 0 \\right) \\left(0 \\lt |x-x_0|\\lt \\delta \\rightarrow |\\alpha||f(x) - L|\\lt |\\alpha|\\epsilon \\right) <\/span><\/span><\/td>\n<\/tr>\n<tr>\n<td><\/td>\n<td style=\"text-align: left;\"><span dir=\"ltr\"><span class=\"katex-eq\" data-katex-display=\"false\">\\displaystyle \\mathcal{H}\\vdash \\left(\\forall \\epsilon \\gt 0 \\right)\\left(\\exists \\delta \\gt 0 \\right) \\left( 0 \\lt|x-x_0|\\lt \\delta \\rightarrow |\\alpha f(x) - \\alpha L|\\lt |\\alpha|\\epsilon \\right) <\/span><\/span><\/td>\n<\/tr>\n<tr>\n<td style=\"text-align: right;\"><span dir=\"ltr\"><span class=\"katex-eq\" data-katex-display=\"false\">(1)<\/span><\/span><\/td>\n<td style=\"text-align: left;\"><span dir=\"ltr\"><span class=\"katex-eq\" data-katex-display=\"false\">\\displaystyle \\mathcal{H}\\vdash \\overline{\\epsilon}:= |\\alpha|\\epsilon <\/span><\/span>; Def.<\/td>\n<\/tr>\n<tr>\n<td style=\"text-align: right;\"><span dir=\"ltr\"><span class=\"katex-eq\" data-katex-display=\"false\">(2)<\/span><\/span><\/td>\n<td style=\"text-align: left;\"><span dir=\"ltr\"><span class=\"katex-eq\" data-katex-display=\"false\">\\displaystyle \\mathcal{H}\\vdash \\left(\\forall \\overline{\\epsilon} \\gt 0 \\right)\\left(\\exists \\delta \\gt 0 \\right) \\left(0 \\lt |x-x_0|\\lt \\delta \\rightarrow |\\alpha f(x) - \\alpha L|\\lt \\overline{\\epsilon} \\right) <\/span><\/span>; Aus (1,2)<\/td>\n<\/tr>\n<tr>\n<td><\/td>\n<td style=\"text-align: left;\"><span style=\"background-color: #ffff80; color:#000000\"><span dir=\"ltr\"><span class=\"katex-eq\" data-katex-display=\"false\">\\displaystyle \\mathcal{H}\\vdash \\lim_{x\\to x_0}\\alpha f(x) = \\alpha L <\/span><\/span><\/span><\/td>\n<\/tr>\n<tr>\n<td style=\"text-align: right;\"><span dir=\"ltr\"><span class=\"katex-eq\" data-katex-display=\"false\">(3)<\/span><\/span><\/td>\n<td style=\"text-align: left;\"><span dir=\"ltr\"><span class=\"katex-eq\" data-katex-display=\"false\">\\displaystyle \\mathcal{H}\\vdash \\lim_{x\\to x_0}g(x) = M <\/span><\/span>; Annahme<\/td>\n<\/tr>\n<tr>\n<td style=\"text-align: right;\"><span dir=\"ltr\"><span class=\"katex-eq\" data-katex-display=\"false\">(4)<\/span><\/span><\/td>\n<td style=\"text-align: left;\"><span style=\"background-color: #ffff80; color:#000000\"><span dir=\"ltr\"><span class=\"katex-eq\" data-katex-display=\"false\">\\displaystyle \\mathcal{H}\\vdash \\lim_{x\\to x_0}\\beta g(x) = \\beta M <\/span><\/span><\/span>; Analog zu (3)<\/td>\n<\/tr>\n<tr>\n<td><\/td>\n<td style=\"text-align: left;\"><span dir=\"ltr\"><span class=\"katex-eq\" data-katex-display=\"false\">\\displaystyle \\mathcal{H}\\vdash \\left(\\forall \\overline{\\overline{\\epsilon}} \\gt 0 \\right)\\left(\\exists \\delta \\gt 0 \\right) \\left( 0 \\lt |x-x_0|\\lt \\delta \\rightarrow |\\beta g(x) - \\beta M|\\lt \\overline{\\overline{\\epsilon}} \\right) <\/span><\/span><\/td>\n<\/tr>\n<tr>\n<td style=\"text-align: right;\"><span dir=\"ltr\"><span class=\"katex-eq\" data-katex-display=\"false\">(5)<\/span><\/span><\/td>\n<td style=\"text-align: left;\"><span dir=\"ltr\"><span class=\"katex-eq\" data-katex-display=\"false\">\\displaystyle \\mathcal{H}\\vdash \\left(\\forall \\overline{\\epsilon},\\overline{\\overline{\\epsilon}} \\gt 0 \\right)\\left(\\exists \\delta \\gt 0 \\right) \\left(0 \\lt |x-x_0|\\lt \\delta \\rightarrow \\left[|\\alpha f(x) - \\alpha L|+ |\\beta g(x) - \\beta M|\\lt \\overline{\\epsilon}+ \\overline{\\overline{\\epsilon}} \\right] \\right) <\/span><\/span>; aus (3,5)<\/td>\n<\/tr>\n<tr>\n<td style=\"text-align: right;\"><span dir=\"ltr\"><span class=\"katex-eq\" data-katex-display=\"false\">(6)<\/span><\/span><\/td>\n<td style=\"text-align: left;\"><span dir=\"ltr\"><span class=\"katex-eq\" data-katex-display=\"false\">\\displaystyle \\mathcal{H}\\vdash |\\alpha f(x) - \\alpha L + \\beta g(x) - \\beta M| \\leq |\\alpha f(x) - \\alpha L|+ |\\beta g(x) - \\beta M| <\/span><\/span>; Dreiecksungleichung: <span dir=\"ltr\"><span class=\"katex-eq\" data-katex-display=\"false\">(\\forall x,y\\in\\mathbb{R})(|x+y|\\leq |x|+|y|)<\/span><\/span><\/td>\n<\/tr>\n<tr>\n<td style=\"text-align: right;\"><span dir=\"ltr\"><span class=\"katex-eq\" data-katex-display=\"false\">(7)<\/span><\/span><\/td>\n<td style=\"text-align: left;\"><span dir=\"ltr\"><span class=\"katex-eq\" data-katex-display=\"false\">\\displaystyle \\mathcal{H}\\vdash \\left(\\forall \\overline{\\epsilon},\\overline{\\overline{\\epsilon}} \\gt 0 \\right)\\left(\\exists \\delta \\gt 0 \\right) \\left(0 \\lt |x-x_0|\\lt \\delta \\rightarrow |\\alpha f(x) - \\alpha L + \\beta g(x) - \\beta M| \\lt \\overline{\\epsilon}+ \\overline{\\overline{\\epsilon}} \\right) <\/span><\/span>; aus (6,7)<\/td>\n<\/tr>\n<tr>\n<td style=\"text-align: right;\"><span dir=\"ltr\"><span class=\"katex-eq\" data-katex-display=\"false\">(8)<\/span><\/span><\/td>\n<td style=\"text-align: left;\"><span dir=\"ltr\"><span class=\"katex-eq\" data-katex-display=\"false\">\\epsilon^* := \\overline{\\epsilon} + \\overline{\\overline{\\epsilon}}<\/span><\/span>; Definition<\/td>\n<\/tr>\n<tr>\n<td style=\"text-align: right;\"><span dir=\"ltr\"><span class=\"katex-eq\" data-katex-display=\"false\">(9)<\/span><\/span><\/td>\n<td style=\"text-align: left;\"><span dir=\"ltr\"><span class=\"katex-eq\" data-katex-display=\"false\">\\displaystyle \\mathcal{H}\\vdash \\left(\\forall \\epsilon^* \\gt 0 \\right)\\left(\\exists \\delta \\gt 0 \\right) \\left(0 \\lt |x-x_0|\\lt \\delta \\rightarrow |\\alpha f(x) + \\beta g(x) - \\alpha L - \\beta M| \\lt \\epsilon^* \\right) <\/span><\/span>; aus (8,9)<\/td>\n<\/tr>\n<tr>\n<td><\/td>\n<td style=\"text-align: left;\"><span style=\"background-color: #ffff80; color:#000000\"><span dir=\"ltr\"><span class=\"katex-eq\" data-katex-display=\"false\">\\displaystyle \\mathcal{H}\\vdash \\lim_{x\\to x_0} (\\alpha f(x) + \\beta g(x)) = \\alpha L + \\beta M <\/span><\/span><\/span><\/td>\n<\/tr>\n<tr>\n<td style=\"text-align: right;\"><span dir=\"ltr\"><span class=\"katex-eq\" data-katex-display=\"false\">(10)<\/span><\/span><\/td>\n<td style=\"text-align: left;\"><span dir=\"ltr\"><span class=\"katex-eq\" data-katex-display=\"false\">\\gamma:= - \\beta<\/span><\/span>; Definition<\/td>\n<\/tr>\n<tr>\n<td style=\"text-align: right;\"><span dir=\"ltr\"><span class=\"katex-eq\" data-katex-display=\"false\">(11)<\/span><\/span><\/td>\n<td style=\"text-align: left;\"><span dir=\"ltr\"><span class=\"katex-eq\" data-katex-display=\"false\">\\displaystyle \\mathcal{H}\\vdash \\lim_{x\\to x_0} (\\alpha f(x) + \\gamma g(x)) = \\alpha L + \\gamma M <\/span><\/span>; Analog zu (10)<\/td>\n<\/tr>\n<tr>\n<td style=\"text-align: right;\"><span dir=\"ltr\"><span class=\"katex-eq\" data-katex-display=\"false\">(12)<\/span><\/span><\/td>\n<td style=\"text-align: left;\"><span style=\"background-color: #ffff80; color:#000000\"><span dir=\"ltr\"><span class=\"katex-eq\" data-katex-display=\"false\">\\displaystyle \\mathcal{H}\\vdash \\lim_{x\\to x_0} (\\alpha f(x) - \\beta g(x)) = \\alpha L - \\beta M <\/span><\/span><\/span>; aus (11,12)<\/td>\n<\/tr>\n<tr>\n<td style=\"text-align: right;\"><span dir=\"ltr\"><span class=\"katex-eq\" data-katex-display=\"false\">(13)<\/span><\/span><\/td>\n<td style=\"text-align: left;\"><span dir=\"ltr\"><span class=\"katex-eq\" data-katex-display=\"false\">\\displaystyle \\mathcal{H}\\vdash \\lim_{x\\to x_0} (\\alpha f(x) \\pm \\beta g(x)) = \\alpha L \\pm \\beta M <\/span><\/span>; aus (10,13) <\/td>\n<\/tr>\n<\/tbody>\n<\/table>\n<h4>Grenzwert des Produkts von Funktionen<\/h4>\n<p style=\"text-align: center; \"><span dir=\"ltr\"><span class=\"katex-eq\" data-katex-display=\"false\">\\displaystyle \\lim_{x\\to x_0} \\left( f(x) g(x) \\right) = L M<\/span><\/span><\/p>\n<p style=\"text-align: justify; \"><a href=\"https:\/\/www.youtube.com\/watch?v=FEPfoAfPsFY&amp;t=2611s\" rel=\"noopener\" target=\"_blank\"><strong>Dieser Beweis ist etwas schwieriger als der vorherige,<\/strong><\/a> aber nichts, was wir nicht mit ein paar drastischen Tricks l\u00f6sen k\u00f6nnten. Mit demselben Pr\u00e4missensystem <span dir=\"ltr\"><span class=\"katex-eq\" data-katex-display=\"false\">\\mathcal{H}<\/span><\/span> wie im vorherigen Beweis l\u00e4sst sich folgendes Argument aufbauen:<\/p>\n<table>\n<tbody>\n<tr>\n<td style=\"text-align: right;\"><span dir=\"ltr\"><span class=\"katex-eq\" data-katex-display=\"false\">(1)<\/span><\/span><\/td>\n<td style=\"text-align: left;\"><span dir=\"ltr\"><span class=\"katex-eq\" data-katex-display=\"false\">\\displaystyle \\mathcal{H}\\vdash \\overline{\\epsilon} := \\frac{|\\epsilon|}{2(|M|+1)} \\leq \\frac{|\\epsilon|}{2} <\/span><\/span>; Definition<\/td>\n<\/tr>\n<tr>\n<td style=\"text-align: right;\"><span dir=\"ltr\"><span class=\"katex-eq\" data-katex-display=\"false\">(2)<\/span><\/span><\/td>\n<td style=\"text-align: left;\"><span dir=\"ltr\"><span class=\"katex-eq\" data-katex-display=\"false\">\\displaystyle \\mathcal{H}\\vdash \\lim_{x\\to x_0} f(x) = L <\/span><\/span>; Annahme<\/td>\n<\/tr>\n<tr>\n<td><\/td>\n<td style=\"text-align: left;\"><span dir=\"ltr\"><span class=\"katex-eq\" data-katex-display=\"false\">\\displaystyle \\mathcal{H}\\vdash \\left(\\forall \\overline{\\epsilon} \\gt 0 \\right)\\left(\\exists \\delta \\gt 0 \\right)\\left(0 \\lt |x-x_0|\\lt \\delta \\rightarrow |f(x) - L| \\lt \\overline{\\epsilon} = \\frac{|\\epsilon|}{2(|M|+1)}\\right) <\/span><\/span>; Mit (1)<\/td>\n<\/tr>\n<tr>\n<td style=\"text-align: right;\"><span dir=\"ltr\"><span class=\"katex-eq\" data-katex-display=\"false\">(3)<\/span><\/span><\/td>\n<td style=\"text-align: left;\"><span dir=\"ltr\"><span class=\"katex-eq\" data-katex-display=\"false\">\\displaystyle \\mathcal{H}\\vdash \\overline{\\overline{\\epsilon}} := \\frac{|\\epsilon|}{2(|L|+1)} \\leq \\frac{|\\epsilon|}{2}<\/span><\/span>; Definition<\/td>\n<\/tr>\n<tr>\n<td style=\"text-align: right;\"><span dir=\"ltr\"><span class=\"katex-eq\" data-katex-display=\"false\">(4)<\/span><\/span><\/td>\n<td style=\"text-align: left;\"><span dir=\"ltr\"><span class=\"katex-eq\" data-katex-display=\"false\">\\displaystyle \\mathcal{H}\\vdash \\lim_{x\\to x_0} g(x) = M <\/span><\/span>; Annahme<\/td>\n<\/tr>\n<tr>\n<td><\/td>\n<td style=\"text-align: left;\"><span dir=\"ltr\"><span class=\"katex-eq\" data-katex-display=\"false\">\\displaystyle \\mathcal{H}\\vdash \\left(\\forall \\overline{\\overline{\\epsilon}} \\gt 0 \\right)\\left(\\exists \\delta \\gt 0 \\right)\\left(0 \\lt |x-x_0|\\lt \\delta \\rightarrow |g(x) - M| \\lt \\overline{\\overline{\\epsilon}} = \\frac{|\\epsilon|}{2(|L|+1)}\\right) <\/span><\/span>; Mit (3)<\/td>\n<\/tr>\n<tr>\n<td style=\"text-align: right;\"><span dir=\"ltr\"><span class=\"katex-eq\" data-katex-display=\"false\">(5)<\/span><\/span><\/td>\n<td style=\"text-align: left;\"><span dir=\"ltr\"><span class=\"katex-eq\" data-katex-display=\"false\">\\displaystyle \\mathcal{H}\\vdash |f(x)| - |L| \\lt<\/span><\/span> <span style=\"background-color: #a0ffff; color:#000000;\"><span dir=\"ltr\"><span class=\"katex-eq\" data-katex-display=\"false\">|f(x) - L| \\lt \\overline{\\epsilon} \\lt 1 <\/span><\/span><\/span>; Dreiecksungleichung + Spezialfall f\u00fcr <span dir=\"ltr\"><span class=\"katex-eq\" data-katex-display=\"false\">\\overline{\\epsilon}<\/span><\/span><\/td>\n<\/tr>\n<tr>\n<td style=\"text-align: right;\"><span dir=\"ltr\"><span class=\"katex-eq\" data-katex-display=\"false\">(6)<\/span><\/span><\/td>\n<td style=\"text-align: left;\"><span dir=\"ltr\"><span class=\"katex-eq\" data-katex-display=\"false\">\\displaystyle \\mathcal{H}\\vdash |f(x)|\\lt 1 + |L| <\/span><\/span>; Aus (5)<\/td>\n<\/tr>\n<tr>\n<td style=\"text-align: right;\"><span dir=\"ltr\"><span class=\"katex-eq\" data-katex-display=\"false\">(7)<\/span><\/span><\/td>\n<td style=\"text-align: left;\"><span dir=\"ltr\"><span class=\"katex-eq\" data-katex-display=\"false\">\\displaystyle \\mathcal{H}\\vdash |g(x)| - |M| \\lt |g(x) - M| \\lt \\overline{\\overline{\\epsilon}} \\lt 1 <\/span><\/span>; Dreiecksungleichung + Spezialfall f\u00fcr <span dir=\"ltr\"><span class=\"katex-eq\" data-katex-display=\"false\">\\overline{\\overline{\\epsilon}}<\/span><\/span><\/td>\n<\/tr>\n<tr>\n<td style=\"text-align: right;\"><span dir=\"ltr\"><span class=\"katex-eq\" data-katex-display=\"false\">(8)<\/span><\/span><\/td>\n<td style=\"text-align: left;\"><span dir=\"ltr\"><span class=\"katex-eq\" data-katex-display=\"false\">\\displaystyle \\mathcal{H}\\vdash |g(x)| \\lt 1 + |M| <\/span><\/span>; Aus (7)<\/td>\n<\/tr>\n<tr>\n<td style=\"text-align: right;\"><span dir=\"ltr\"><span class=\"katex-eq\" data-katex-display=\"false\">(9)<\/span><\/span><\/td>\n<td style=\"text-align: left;\"><span dir=\"ltr\"><span class=\"katex-eq\" data-katex-display=\"false\">\\displaystyle \\mathcal{H}\\vdash |f(x)g(x) - LM|=|<\/span><\/span> <span style=\"background-color: #a0ffa0; color:#000000\"><span dir=\"ltr\"><span class=\"katex-eq\" data-katex-display=\"false\">f(x)g(x) - Mf(x)<\/span><\/span><\/span> <span style=\"background-color: #a0a0ff; color:#000000\"><span dir=\"ltr\"><span class=\"katex-eq\" data-katex-display=\"false\">+ Mf(x) - LM<\/span><\/span><\/span> <span dir=\"ltr\"><span class=\"katex-eq\" data-katex-display=\"false\">|<\/span><\/span>; Null addieren<\/td>\n<\/tr>\n<tr>\n<td><\/td>\n<td style=\"text-align: left;\"><span dir=\"ltr\"><span class=\"katex-eq\" data-katex-display=\"false\">\\displaystyle \\mathcal{H}\\vdash |f(x)g(x) - LM|=|<\/span><\/span> <span style=\"background-color: #a0ffa0; color:#000000\"><span dir=\"ltr\"><span class=\"katex-eq\" data-katex-display=\"false\">f(x)(g(x) - M)<\/span><\/span><\/span> <span style=\"background-color: #a0a0ff; color:#000000\"><span dir=\"ltr\"><span class=\"katex-eq\" data-katex-display=\"false\">+ M (f(x) - L)<\/span><\/span><\/span> <span dir=\"ltr\"><span class=\"katex-eq\" data-katex-display=\"false\">|<\/span><\/span>; Ausklammern<\/td>\n<\/tr>\n<tr>\n<td style=\"text-align: right;\"><span dir=\"ltr\"><span class=\"katex-eq\" data-katex-display=\"false\">(10)<\/span><\/span><\/td>\n<td style=\"text-align: left;\"><span dir=\"ltr\"><span class=\"katex-eq\" data-katex-display=\"false\">\\displaystyle \\mathcal{H}\\vdash |f(x)g(x) - LM|\\leq |<\/span><\/span> <span style=\"background-color: #a0ffa0; color:#000000\"><span dir=\"ltr\"><span class=\"katex-eq\" data-katex-display=\"false\">f(x)(g(x) - M)<\/span><\/span><\/span><span dir=\"ltr\"><span class=\"katex-eq\" data-katex-display=\"false\">| + |<\/span><\/span> <span style=\"background-color: #a0a0ff; color:#000000\"><span dir=\"ltr\"><span class=\"katex-eq\" data-katex-display=\"false\">M (f(x) - L)<\/span><\/span><\/span> <span dir=\"ltr\"><span class=\"katex-eq\" data-katex-display=\"false\">|<\/span><\/span>; Dreiecksungleichung (9)<\/td>\n<\/tr>\n<tr>\n<td><\/td>\n<td style=\"text-align: left;\"><span dir=\"ltr\"><span class=\"katex-eq\" data-katex-display=\"false\">\\displaystyle \\mathcal{H}\\vdash |f(x)g(x) - LM|\\leq <\/span><\/span> <span style=\"background-color: #a0ffa0; color:#000000\"><span dir=\"ltr\"><span class=\"katex-eq\" data-katex-display=\"false\">|f(x)||g(x) - M|<\/span><\/span><\/span><span dir=\"ltr\"><span class=\"katex-eq\" data-katex-display=\"false\"> + <\/span><\/span> <span style=\"background-color: #a0a0ff; color:#000000\"><span dir=\"ltr\"><span class=\"katex-eq\" data-katex-display=\"false\">|M| |f(x) - L|<\/span><\/span><\/span><\/td>\n<\/tr>\n<tr>\n<td style=\"text-align: right;\"><span dir=\"ltr\"><span class=\"katex-eq\" data-katex-display=\"false\">(11)<\/span><\/span><\/td>\n<td style=\"text-align: left;\"><span dir=\"ltr\"><span class=\"katex-eq\" data-katex-display=\"false\">\\displaystyle \\mathcal{H}\\vdash |f(x)g(x) - LM|\\lt <\/span><\/span> <span style=\"background-color: #a0ffa0; color:#000000\"><span dir=\"ltr\"><span class=\"katex-eq\" data-katex-display=\"false\">(1 + |L|)|g(x) - M|<\/span><\/span><\/span><span dir=\"ltr\"><span class=\"katex-eq\" data-katex-display=\"false\">+<\/span><\/span> <span style=\"background-color: #a0ffff;\"><span dir=\"ltr\"><span class=\"katex-eq\" data-katex-display=\"false\">|M|\\overline{\\epsilon}<\/span><\/span><\/span>; Aus (5,6,10)<\/td>\n<\/tr>\n<tr>\n<td style=\"text-align: right;\"><span dir=\"ltr\"><span class=\"katex-eq\" data-katex-display=\"false\">(12)<\/span><\/span><\/td>\n<td style=\"text-align: left;\"><span dir=\"ltr\"><span class=\"katex-eq\" data-katex-display=\"false\">\\displaystyle \\mathcal{H}\\vdash \\left[ |g(x) - M|\\lt \\overline{\\overline{\\epsilon}} \\right] \\rightarrow \\left[ (1+|L|)|g(x) - M| + |M|\\overline{\\epsilon} \\lt (1+|L|)\\overline{\\overline{\\epsilon}} + |M|\\overline{\\epsilon}\\right]<\/span><\/span>; Aus (11)<\/td>\n<\/tr>\n<tr>\n<td style=\"text-align: right;\"><span dir=\"ltr\"><span class=\"katex-eq\" data-katex-display=\"false\">(13)<\/span><\/span><\/td>\n<td style=\"text-align: left;\"><span dir=\"ltr\"><span class=\"katex-eq\" data-katex-display=\"false\">\\displaystyle \\mathcal{H}\\vdash \\left[ |g(x) - M|\\lt \\overline{\\overline{\\epsilon}} \\right] \\rightarrow \\left[ (1+|L|)|g(x) - M| + |M|\\overline{\\epsilon} \\lt (1+|L|)\\frac{|\\epsilon|}{2(|L|+1)} + |M|\\frac{|\\epsilon|}{2(|M|+1)}\\right]<\/span><\/span>; Aus (1,3,12)<\/td>\n<\/tr>\n<tr>\n<td><\/td>\n<td style=\"text-align: left;\"><span dir=\"ltr\"><span class=\"katex-eq\" data-katex-display=\"false\">\\displaystyle \\mathcal{H}\\vdash \\left[ |g(x) - M|\\lt \\overline{\\overline{\\epsilon}} \\right] \\rightarrow \\left[ (1+|L|)|g(x) - M| + |M|\\overline{\\epsilon} \\lt \\frac{|\\epsilon|}{2} + \\frac{|\\epsilon||M|}{2(|M|+1)} \\lt \\frac{|\\epsilon|}{2}+ \\frac{|\\epsilon|}{2} = |\\epsilon| \\right]<\/span><\/span><\/td>\n<\/tr>\n<tr>\n<td style=\"text-align: right;\"><span dir=\"ltr\"><span class=\"katex-eq\" data-katex-display=\"false\">(14)<\/span><\/span><\/td>\n<td style=\"text-align: left;\"><span dir=\"ltr\"><span class=\"katex-eq\" data-katex-display=\"false\">\\displaystyle \\mathcal{H}\\vdash \\left[ |g(x) - M|\\lt \\overline{\\overline{\\epsilon}} \\right] \\rightarrow \\left[ |f(x)g(x) - LM|\\lt |\\epsilon| \\right]<\/span><\/span>; Aus (11,13)<\/td>\n<\/tr>\n<tr>\n<td style=\"text-align: right;\"><span dir=\"ltr\"><span class=\"katex-eq\" data-katex-display=\"false\">(15)<\/span><\/span><\/td>\n<td style=\"text-align: left;\"><span dir=\"ltr\"><span class=\"katex-eq\" data-katex-display=\"false\">\\displaystyle \\mathcal{H}\\vdash (\\forall \\epsilon \\gt 0 ) (\\exists \\delta \\gt 0 ) \\left(0 \\lt |x-x_0|\\lt \\delta \\rightarrow |f(x)g(x) - LM|\\lt |\\epsilon| \\leq \\epsilon \\right) <\/span><\/span>; Aus (1,2,4,14)<\/td>\n<\/tr>\n<tr>\n<td><\/td>\n<td style=\"text-align: left;\"><span dir=\"ltr\"><span class=\"katex-eq\" data-katex-display=\"false\">\\displaystyle \\mathcal{H}\\vdash \\lim_{x\\to x_0}f(x)g(x) = LM.<\/span><\/span><\/td>\n<\/tr>\n<\/tbody>\n<\/table>\n<h4>Grenzwert der konstanten Funktion<\/h4>\n<p style=\"text-align: justify; \"><a href=\"https:\/\/www.youtube.com\/watch?v=FEPfoAfPsFY&amp;t=3450s\" rel=\"noopener\" target=\"_blank\"><strong>Der Grenzwert der konstanten Funktion<\/strong><\/a> <span dir=\"ltr\"><span class=\"katex-eq\" data-katex-display=\"false\">f(x)=c<\/span><\/span> ist die Konstante <span dir=\"ltr\"><span class=\"katex-eq\" data-katex-display=\"false\">c<\/span><\/span>. Das hei\u00dft<\/p>\n<p style=\"text-align: center; \"><span dir=\"ltr\"><span class=\"katex-eq\" data-katex-display=\"false\">\\displaystyle \\lim_{x\\to x_0}c = c<\/span><\/span><\/p>\n<p style=\"text-align: justify; color: #000080;\"><strong>Beweis<\/strong><\/p>\n<p style=\"text-align: justify; \">Der Beweis daf\u00fcr ist tats\u00e4chlich einfach, denn es handelt sich um eine Tautologie. Es ist bereits bekannt, dass:<\/p>\n<p style=\"text-align: center; \"><span dir=\"ltr\"><span class=\"katex-eq\" data-katex-display=\"false\">\\displaystyle \\lim_{x\\to x_0}c = c := (\\forall\\epsilon\\gt 0) (\\exists \\delta \\gt 0)(0\\lt|x-x_0|\\lt \\delta \\rightarrow |c-c|\\lt \\epsilon)<\/span><\/span><\/p>\n<p style=\"text-align: justify; \">Aber <span dir=\"ltr\"><span class=\"katex-eq\" data-katex-display=\"false\">0=|c-c|\\lt \\epsilon<\/span><\/span> ist eine Tautologie f\u00fcr jedes positive Epsilon, sodass die Implikation ebenfalls eine Tautologie ist, und folglich ist auch der Ausdruck <span dir=\"ltr\"><span class=\"katex-eq\" data-katex-display=\"false\">\\displaystyle \\lim_{x\\to x_0}c = c <\/span><\/span> eine Tautologie.<\/p>\n<h4>Grenzwert des Quotienten zweier Funktionen<\/h4>\n<p style=\"text-align: justify; \"><a href=\"https:\/\/www.youtube.com\/watch?v=FEPfoAfPsFY&amp;t=3563s\" rel=\"noopener\" target=\"_blank\"><strong>Jetzt sind wir in der Lage, die Regel f\u00fcr den Grenzwert des Quotienten zweier Funktionen zu beweisen.<\/strong><\/a> Diese lautet:<\/p>\n<p style=\"text-align: center; \"><span dir=\"ltr\"><span class=\"katex-eq\" data-katex-display=\"false\">\\displaystyle \\lim_{x\\to x_0}\\frac{f(x)}{g(x)}= \\frac{L}{M}<\/span><\/span><\/p>\n<p style=\"text-align: justify; \">Dabei setzen wir wie bei den vorherigen Eigenschaften voraus, dass die Menge der Pr\u00e4missen erf\u00fcllt ist<\/p>\n<p style=\"text-align: center; \"><span dir=\"ltr\"><span class=\"katex-eq\" data-katex-display=\"false\">\\displaystyle \\mathcal{H}=\\{\\lim_{x\\to x_0}f(x) = L, \\lim_{x\\to x_0}g(x) = M\\}<\/span><\/span><\/p>\n<p style=\"text-align: justify; color: #000080;\"><strong>Beweis<\/strong><\/p>\n<p style=\"text-align: justify; \">Gl\u00fccklicherweise m\u00fcssen wir nun keine Beweise mehr wie die bisherigen f\u00fchren, denn wir k\u00f6nnen jetzt direkt auf diese Resultate zur\u00fcckgreifen, um unser Ziel zu erreichen. Doch vorher zeigen wir zun\u00e4chst, dass<\/p>\n<p style=\"text-align: center; \"><span dir=\"ltr\"><span class=\"katex-eq\" data-katex-display=\"false\">\\displaystyle \\lim_{x\\to x_0}\\frac{1}{g(x)} = \\frac{1}{M}<\/span><\/span><\/p>\n<p style=\"text-align: justify; \">Um dies zu zeigen, gen\u00fcgt es, die Regel f\u00fcr den Grenzwert eines Produkts zusammen mit dem Grenzwert einer konstanten Funktion zu verwenden. Man muss lediglich darauf achten, dass <span dir=\"ltr\"><span class=\"katex-eq\" data-katex-display=\"false\">g(x)<\/span><\/span> nicht null ist:<\/p>\n<p style=\"text-align: center; \"><span dir=\"ltr\"><span class=\"katex-eq\" data-katex-display=\"false\">\\displaystyle 1 = \\lim_{x\\to x_0}\\left( 1 \\right) \\lim_{x\\to x_0}\\left( g(x) \\cdot \\frac{1}{g(x)} \\right) = \\lim_{x\\to x_0}g(x) \\cdot \\lim_{x\\to x_0} \\frac{1}{g(x)} = M \\cdot \\lim_{x\\to x_0} \\frac{1}{g(x)}<\/span><\/span><\/p>\n<p style=\"text-align: center; \">Daraus folgt: <span dir=\"ltr\"><span class=\"katex-eq\" data-katex-display=\"false\">\\displaystyle \\lim_{x\\to x_0} \\frac{1}{g(x)} = \\frac{1}{M}<\/span><\/span><\/p>\n<p style=\"text-align: justify; \">Schlie\u00dflich ergibt sich nach der Regel f\u00fcr den Grenzwert eines Produkts:<\/p>\n<p style=\"text-align: center; \"><span dir=\"ltr\"><span class=\"katex-eq\" data-katex-display=\"false\">\\displaystyle \\lim_{x\\to x_0} \\frac{f(x)}{g(x)} = \\lim_{x\\to x_0} f(x) \\frac{1}{g(x)}= L \\cdot\\frac{1}{M} = \\frac{L}{M}<\/span><\/span><\/p>\n<p style=\"text-align: justify; \">Dies gilt, sofern <span dir=\"ltr\"><span class=\"katex-eq\" data-katex-display=\"false\">M<\/span><\/span> ungleich null ist.<\/p>\n<h4>Grenzwert einer nat\u00fcrlichen Potenz<\/h4>\n<p style=\"text-align: justify; \"><a href=\"https:\/\/www.youtube.com\/watch?v=FEPfoAfPsFY&amp;t=3725s\" rel=\"noopener\" target=\"_blank\"><strong>Diese Eigenschaft besagt,<\/strong><\/a> dass, wenn <span dir=\"ltr\"><span class=\"katex-eq\" data-katex-display=\"false\">\\displaystyle \\lim_{x_0 \\to x_0}f(x) = L<\/span><\/span>, dann gilt: <span dir=\"ltr\"><span class=\"katex-eq\" data-katex-display=\"false\">\\displaystyle \\left(\\forall n \\in \\mathbb{N}\\right) \\left( \\lim_{x\\to x_0} \\left( [f(x)]^n \\right) = L^n \\right)<\/span><\/span>. Dies kann man mit vollst\u00e4ndiger Induktion beweisen.<\/p>\n<p style=\"text-align: justify; color: #000080;\"><strong>Beweis:<\/strong><\/p>\n<ul style=\"text-align: justify; \">\n<li><strong>Fall <span dir=\"ltr\"><span class=\"katex-eq\" data-katex-display=\"false\">n=1<\/span><\/span>:<\/strong> (Induktionsanfang)\n<p style=\"text-align: justify;\"><span dir=\"ltr\"><span class=\"katex-eq\" data-katex-display=\"false\">\\displaystyle \\lim_{x\\to x_0} [f(x)]^1 = \\lim_{x\\to x_0} f(x) = L.<\/span><\/span> Das schlie\u00dft den Induktionsanfang ab \u2705<\/p>\n<\/li>\n<li><strong>Fall <span dir=\"ltr\"><span class=\"katex-eq\" data-katex-display=\"false\">n=k<\/span><\/span>:<\/strong> (Induktionsschritt)\n<p style=\"text-align: justify;\">Angenommen es gilt: <span dir=\"ltr\"><span class=\"katex-eq\" data-katex-display=\"false\">\\displaystyle \\lim_{x\\to x_0} [f(x)]^k = L^k <\/span><\/span> (Induktionshypothese), wir zeigen nun, dass dann auch gilt <span dir=\"ltr\"><span class=\"katex-eq\" data-katex-display=\"false\">\\displaystyle \\lim_{x\\to x_0} [f(x)]^{k+1} = L^{k+1} <\/span><\/span>.<\/p>\n<p style=\"text-align: justify;\">Es gilt: <span dir=\"ltr\"><span class=\"katex-eq\" data-katex-display=\"false\">\\displaystyle \\lim_{x\\to x_0} [f(x)]^{k+1} = \\lim_{x\\to x_0} \\{f(x) [f(x)]^k\\} = \\lim_{x\\to x_0}f(x) \\lim_{x\\to x_0} [f(x)]^{k} =L \\lim_{x\\to x_0} [f(x)]^{k}<\/span><\/span>. Letzteres folgt aus der Produktregel f\u00fcr Grenzwerte.<\/p>\n<p style=\"text-align: justify;\">Nach der Induktionshypothese gilt dann <span dir=\"ltr\"><span class=\"katex-eq\" data-katex-display=\"false\">\\displaystyle \\lim_{x\\to x_0} [f(x)]^{k+1} = L \\lim_{x\\to x_0} [f(x)]^{k} =L\\cdot L^k = L^{k+1}.<\/span><\/span> Das schlie\u00dft den Induktionsschritt ab \u2705<\/p>\n<\/li>\n<li>Daraus folgt: <span dir=\"ltr\"><span class=\"katex-eq\" data-katex-display=\"false\">\\displaystyle \\left(\\forall n \\in \\mathbb{N}\\right) \\left( \\lim_{x\\to x_0} \\left( [f(x)]^n \\right) = L^n \\right). <\/span><\/span><\/li>\n<\/ul>\n<h4>Grenzwert einer n-ten Wurzel<\/h4>\n<p style=\"text-align: justify; \"><a href=\"https:\/\/www.youtube.com\/watch?v=FEPfoAfPsFY&amp;t=3912s\" rel=\"noopener\" target=\"_blank\"><strong>Analog zur Potenz gilt auch,<\/strong><\/a> dass <span dir=\"ltr\"><span class=\"katex-eq\" data-katex-display=\"false\">\\displaystyle \\left(\\forall n \\in \\mathbb{N}\\right) \\left( \\lim_{x\\to x_0} \\sqrt[n]{f(x)} = \\sqrt[n]{L} \\right) <\/span><\/span><\/p>\n<p style=\"text-align: justify; color: #000080;\"><strong>Beweis:<\/strong><\/p>\n<p style=\"text-align: justify; \">Mit der eben bewiesenen Potenzregel gilt:<\/p>\n<p style=\"text-align: center; \"><span dir=\"ltr\"><span class=\"katex-eq\" data-katex-display=\"false\">\\displaystyle L= \\lim_{x\\to x_0} f(x)=\\lim_{x\\to x_0} \\left[\\sqrt[n]{f(x)}\\right]^n = \\left[ \\lim_{x\\to x_0} \\sqrt[n]{f(x)}\\right]^n <\/span><\/span><\/p>\n<p style=\"text-align: center; \">Daher folgt: <span dir=\"ltr\"><span class=\"katex-eq\" data-katex-display=\"false\">\\displaystyle \\lim_{x\\to x_0} \\sqrt[n]{f(x)} =\\sqrt[n]{L}.<\/span><\/span><\/p>\n<h4>Grenzwert von gebrochenen Potenzen<\/h4>\n<p style=\"text-align: justify; \"><a href=\"https:\/\/www.youtube.com\/watch?v=FEPfoAfPsFY&amp;t=4007s\" rel=\"noopener\" target=\"_blank\"><strong>Mit den vereinten Kr\u00e4ften der letzten beiden Beweise<\/strong><\/a> k\u00f6nnen wir nun unseren letzten Beweis formulieren, n\u00e4mlich: <span dir=\"ltr\"><span class=\"katex-eq\" data-katex-display=\"false\">\\displaystyle \\left(\\forall p,q\\neq 0 \\in \\mathbb{Z}\\right) \\left( \\lim_{x\\to x_0} \\left[f(x)\\right]^{\\frac{p}{q}} = L^{\\frac{p}{q}} \\right). <\/span><\/span>, der sich aus der Produktregel ergibt, denn <span dir=\"ltr\"><span class=\"katex-eq\" data-katex-display=\"false\">\\displaystyle [f(x)]^{\\frac{p}{q}} =[\\sqrt[q]{f(x)}]^p <\/span><\/span> und <span dir=\"ltr\"><span class=\"katex-eq\" data-katex-display=\"false\">\\displaystyle L^{\\frac{p}{q}} =[\\sqrt[q]{L}]^p. <\/span><\/span><\/p>\n<h4>Grenzwert <span dir=\"ltr\"><span class=\"katex-eq\" data-katex-display=\"false\">\\displaystyle \\lim_{x\\to x_0}x = x_0<\/span><\/span><\/h4>\n<p style=\"text-align: justify; \"><a href=\"https:\/\/www.youtube.com\/watch?v=FEPfoAfPsFY&amp;t=4073s\" rel=\"noopener\" target=\"_blank\"><strong>Mit diesem Beweis schlie\u00dfen wir diese Welle von Beweisen ab,<\/strong><\/a> und zusammen mit den vorherigen k\u00f6nnen wir fortan eine gro\u00dfe Anzahl von Grenzwerten nahezu intuitiv berechnen.<\/p>\n<p style=\"text-align: justify; \">Es ist einfach zu zeigen, dass <span dir=\"ltr\"><span class=\"katex-eq\" data-katex-display=\"false\">\\displaystyle \\lim_{x\\to x_0}x = x_0<\/span><\/span>, denn damit dies zutrifft, muss gelten:<\/p>\n<p style=\"text-align: center; \"><span dir=\"ltr\"><span class=\"katex-eq\" data-katex-display=\"false\">(\\forall \\epsilon \\gt 0) (\\exists \\delta \\gt 0)(0\\lt |x-x_0|\\lt \\delta\\rightarrow |x-x_0|\\lt \\epsilon)<\/span><\/span><\/p>\n<p style=\"text-align: justify; \">Laut der Definition des Grenzwerts muss es zu jedem Epsilon mindestens ein Delta geben, f\u00fcr das der Rest der Aussage erf\u00fcllt ist; es gen\u00fcgt also, ein solches Delta zu finden, um zu best\u00e4tigen, dass der Grenzwert tats\u00e4chlich wie behauptet ist. Dies ist jedoch offensichtlich, da jedes <span dir=\"ltr\"><span class=\"katex-eq\" data-katex-display=\"false\">\\delta\\leq\\epsilon<\/span><\/span> diese Bedingung erf\u00fcllt. Daher gilt: <span dir=\"ltr\"><span class=\"katex-eq\" data-katex-display=\"false\">\\displaystyle \\lim_{x\\to x_0}x = x_0.<\/span><\/span><\/p>\n<p><a name=\"7\"><\/a><\/p>\n<h2>Berechnung einfacher Grenzwerte<\/h2>\n<p style=\"text-align: justify; \"><a href=\"https:\/\/www.youtube.com\/watch?v=FEPfoAfPsFY&amp;t=4155s\" rel=\"noopener\" target=\"_blank\"><strong>Dank all dieser gerade \u00fcberpr\u00fcften Theoreme<\/strong><\/a> k\u00f6nnen wir eine Vielzahl von Grenzwerten ziemlich intuitiv berechnen, als ob wir einfach die Funktion auswerten w\u00fcrden. Hier sind einige Beispiele:<\/p>\n<ol style=\"text-align:left; \">\n<li>\n<span dir=\"ltr\"><span class=\"katex-eq\" data-katex-display=\"false\">{}\\\\ \\begin{array}{rl}\n\n \\displaystyle \\lim_{x\\to 2}(x^2 + 4x) &amp; = \\displaystyle \\lim_{x\\to 2}(x^2) + \\lim_{x\\to 2}(4x) \\\\ \\\\\n\n&amp; = \\displaystyle \\left(\\lim_{x\\to 2} x \\right)^2 + 4\\lim_{x\\to 2} x \\\\ \\\\\n\n&amp; = (2)^2 + 8 = 12\n\n\\end{array}<\/span><\/span><\/li>\n<li><span dir=\"ltr\"><span class=\"katex-eq\" data-katex-display=\"false\">{} \\\\ \\begin{array}{rl}\n\n\\displaystyle \\lim_{x\\to 1}\\left.\\frac{(3x-1)^2}{(x+1)^3} \\right. &amp; = \\displaystyle \\frac{(3(1)-1)^2}{((1)+1)^3} \\\\ \\\\\n\n&amp; = \\displaystyle \\frac{4}{8} = \\frac{1}{2}\n\n\\end{array}\n\n<\/span><\/span><\/li>\n<li><span dir=\"ltr\"><span class=\"katex-eq\" data-katex-display=\"false\">{} \\\\ \\begin{array}{rl}\n\n\\displaystyle \\lim_{x\\to 2} \\frac{x-2}{x^2 - 4} &amp;= \\displaystyle \\lim_{x\\to 2} \\frac{x-2}{(x-2)(x+2)} \\\\ \\\\\n\n&amp; = \\displaystyle \\lim_{x\\to 2} \\frac{1}{x+2} = \\dfrac{1}{4}\n\n\\end{array}\n\n <\/span><\/span><\/li>\n<li><span dir=\"ltr\"><span class=\"katex-eq\" data-katex-display=\"false\">{} \\\\ \\begin{array}{rl}\n\n\\displaystyle \\lim_{h\\to 0} \\frac{(x+h)^3-x^3}{h} &amp;= \\displaystyle \\lim_{h\\to 0} \\frac{x^3 + 3x^2 h + 3xh^2 -x^3}{h} \\\\ \\\\\n\n&amp; = \\displaystyle\\lim_{h\\to 0} \\frac{3x^3 h + 3xh^2}{h} \\\\ \\\\\n\n&amp; = \\displaystyle \\lim_{h\\to 0} 3x^2 + 3xh = 3x^2\n\n\\end{array}\n\n <\/span><\/span><\/li>\n<li><span dir=\"ltr\"><span class=\"katex-eq\" data-katex-display=\"false\">{} \\\\ \\begin{array}{rl}\n\n\\displaystyle \\lim_{x\\to 1} \\frac{x-1}{\\sqrt{x^2 + 3} - 2 } &amp;=\\displaystyle \\lim_{x\\to 1} \\frac{x-1}{\\sqrt{x^2 + 3} - 2 } \\frac{\\sqrt{x^2 + 3} + 2}{\\sqrt{x^2 + 3} + 2} \\\\ \\\\\n\n&amp; =\\displaystyle \\lim_{x\\to 1} \\frac{(x-1)(\\sqrt{x^2 + 3} + 2)}{(x^2 + 3) - 4 } \\\\ \\\\\n\n&amp; =\\displaystyle \\lim_{x\\to 1} \\frac{(x-1)(\\sqrt{x^2 + 3} + 2)}{x^2 -1 } \\\\ \\\\\n\n&amp; =\\displaystyle \\lim_{x\\to 1} \\frac{(x-1)(\\sqrt{x^2 + 3} + 2)}{(x-1)(x+1) } \\\\ \\\\\n\n&amp; =\\displaystyle \\lim_{x\\to 1} \\frac{\\sqrt{x^2 + 3} + 2}{ x+1 } \\\\ \\\\\n\n&amp; =\\displaystyle \\frac{2+2}{2} =2\n\n\\end{array}<\/span><\/span><\/li>\n<\/ol>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"<p>Grenzwert von Funktionen einer reellen Variablen Zusammenfassung: In dieser Unterrichtseinheit wird die formale Definition des Grenzwerts von Funktionen einer reellen Variablen eingehend untersucht. Ausgehend davon werden die wichtigsten Eigenschaften bewiesen, die zur Algebra der Grenzwerte f\u00fchren. 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