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22.02 Numerische Schätzung 1., 2. Ableitung


CC-BY-NC-SA 3.0

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wenn'sans ableiten geht hat man nach ?? in der Praxis leider nicht immer so schöne Funktionenin Formeln gegebenin sie haben ?? den Sinus von X Quadrat ab und so kein ProblemKomma was man danach in der Praxis hat sieht leider anders austypischerweise haben sie Messwerteund Messwerte kommen nicht als fertige Formelnsondern kommenheutzutagemeistensrecht bei der man nicht mehr aber heutzutage meistens alsahnenSammlung von regelmäßigabgetastetenwerden Jazz Samples das kriegen sie als Messwerte raus sie haben keineFunktionwir sie so schuhmäßig kennenfür jede reelle Zahl ein Ergebnis sondern sie haben Folgeanzahldass es für Funktion typischerweisedann in der Praxis erhältleider nur ausschnittweiseimmer nur so Momentaufnahmenalle zehn Sekunden ein Messwert oder von mir aus alle Tausendstel Sekunde ein Messwert aber auf jeden Fall nicht unendlich viele Messwertedas Wort ähnliche Berichte speichernzwischen Gips auf erfahrenhaben dass man die nicht regelmäßignimmt die Messwerte sondern einigen Stellen häufig an anderen Stellen seltener dann wird das ganze richtig kompliziert aber typischerweisedas was man derzeit meist sieht sind regelmäßigabgetasteten Signalschreibt immer dran H als Abstandzwischen zweidie Frage ist wie kann ich denn jetztBesteigungausrechnen??das sieht irgendwie ziemlich hoffnungslosaußen eine Steigung ausrechnenich kann die Steigung allenfalls schätzen wiederdie Funktion die dahinter liegtkönnt ihr die seinehrliches ohne SteigungF Fragezeichendahinter die Funktion die dahinterliegendeaber aus so ausgesehen habenFragezeichenschreiben oder hin und wäre die Steigung dasdas Problem ist wenn sienur solche abgetastetenMesswerte habenkann sie gar nicht sagen was Steigungman kann nur noch schätzendas es im Endeffekt auch ?? Anwendung von der linearen Ehrung auch wenn es jetzt nicht komplett vorführen wie das miteinander zusammenhängtanmuss ein bisschen weitergehend quadratischen Nieren kubisch nähernaber ich kann ihn zumindest erzählen wie die grundsätzlichen Regeln dann sindsuperIdeen sich dann durchgesetzt haben sich trotzdem in Unfallversuchedie Ableitungzusammenzubastelndas was man nicht tun sollteist folgendesCD ?? dieses hauptsächlich um ihn zu sagen was man nicht tun solltean eine dumme Lösung wäre achtmal in die Mitte eine dumme Lösung wäresich immer den Nächsten anzuguckenund dann seiner Steigungsdreieckzu bildenvor schön gleichmäßig abgetastetzum Beispielmal ein Signal was symmetrischesversuche gerade Symmetrie hatdann ist klar was dieAntwort sein mussso ein symmetrisches Signalwenn wir jetzt naiv drangehenkönnen Sie sagen?? was ist die Steigung hier für X gleich nulldann weniger einfachen Steigungsdreieckund nehme den ihrdas wäre eineziemlich schlechte Ideesie würden dann rechnenFwar schockiert undwir würden rechnen F SchrägstrichTonnenX würden sie nähern mitgehe einen Schritt weiterF von X plus Hminus F von Xdurch H?? über denjenigen die von ?? von X einen Schritt weiter zu demMitarbeiter dieses Dreieck hierin diesen drei Gesteinen berechnen das wäre das?? in diesem drei hierfallend negative Steigungin diesen drei Kir diese Steigerung so weit von einem zum nächstenwäre eine ziemlich dumme IdeeKlammer zu verbessern nichtText ist auch besser nichtandas Problem istdas das ganze aus der Balance gerätwenn sie sich den ?? anguckenwelche Steigung würde ich für den haben wollen angenommen das Signal des wirklichen hatten gerade Symmetriewelche steigen würden sie für den haben wollenwenn es in Signal mit gerade Symmetrie ist ?? sinnvollerweisedie Steigungnull habendenn egal welche Funktion das wirklich wahrist sie jaer kann sie keine schräge Steigung haben ?? spiegelnEinzelhandel steigt muss dann die Steigung null haben die Funktion gerade gewesen wäre daran sieht man zum Beispiel schon an diesem Bilddas ist nicht so richtigglücklichdas ich mir immer nur den rechts anguckedann würden sie hier in dieser Situationeine Steigerung gleich null habenauch noch diverse andere Gründe aberdas finde ich den offensichtlichendass es nicht geht dass ich mir nur den rechten angucke ich muss mir auch den Nachbarn links anguckenund das einfachste was man tun kann ist sich nur die Nachbarn anzugucken ?? guckt sich gar nicht den aktuellen Funktionswert angeguckt sich nur die Nachbarn andas überraschend auf Anhiebals gegeben so ein SignalirgendwoistXist dawas ich tue ist mir nur die Nachbarn angucken nur der linke Nachbar nur der rechte Nachbarort aus den beiden stellt sich die Steigungdas ist eherüberraschend finde ich als ich schätze dass die Steigungan der Stelle Dix folgendesistimmer das mit den beiden Nachbarnkritisiert die StrikeUnterthemennicht leichtschöne Zimmer gleich wärealso wirklich zwei Haar zur Seite zweimaldie Schritte in den ich die Messwerte nehmen zwei hat zur Seiteund diese Seite ist die Differenz von Messwertrechtsminus den Messwert links F von X plus H minus F von X minus Hdarf man sich nicht davon irritieren lassendas in den ganzen Grenzwertenimmer dieser Ausdruck steht dieser Ausdruck istziemlich ungeschickt wenn sieMesswerte haben und er davon Ableitung bestimmen wollenviel besser ist dieser Ausdruck auch wenn der sonst nicht weiter auftauchtmännlichen Grenzwerten oder so dieser Ausdruck ist zum Rechnen viel besser sie gehen ein nach rechts ein nach links und dadurch zweimaldie Längeder Schaft zum Beispiel diese müssen Symmetriean dieser Stelle sie gehen ein nach rechts ein nach linksund habendie Steigung nullich mache??eine Praktikumsaufgabeund Seminaraufgabewo sie das tatsächlich mal ausrechnenfür Parabelndermanifeste Mann jede Parabel einsetztist das sogar exaktwenn sie die Steigung einer Parabelbestimmen ?? quadratischen Parabel bestimmen wollenan irgendeiner Stellekönnen Sie ein Schritt nach rechts ein Beistrich allerdings ein Schritt nach rechts gehen und diese Steigung nehmengenau wieder ausgeglichen worden sind es dann sogar exakt alle für Parabelnist das exaktdas wird als Index müssen ?? abschreiben also für Parabeln X das exaktquadratisch Parabelndas heißtder Fehler auch dass sie den Text der Fehlermuss was zu tun haben mit der dritten Ableitungeben hat man das bei der linearen Ehrung der Fehlerder zweiten Ableitung zusammenhier dieser Fehler muss mit der dritten Ableitung zusammenhängenderquadratischen Parabelerst ab einem Jahr Funktionzweite Ableitung die Steigung der linearen Funktion die Drittableitung nulldas die einzige Chance der Fehler muss irgendwasmit der dritten Ableitung zu tun haben ??irgendwie verziertemotionalirgendwie verziert mit der dritten Ableitung will ich nicht ins Detail gehen was alles dabei steht aber der Fehler muss was mit der dritten Ableitung zu tun habenund welche die dritte Ableitung der Funktion drin steht kann ich mir auch überlegenwie dieses Haarvorkommen musswenn sie dieses H gegen null gehen lassenin immer kleineren Schritten messenmuss natürlich hier zum Schluss der richtige Wert rauskommendass wir die Definitionmusikalisch stand warihr die Definitionvorhandenvon der Steigung verlangt das ja wenn ich dieses Haar immer klein immer kleiner wähle muss das sie exakt werdendas heißt es muss aber noch irgendwie hier Haar reinkommenund zwar so das wenn H null wird dieser Fehler auch Null wirdKomma dass einzelne Einheiten überlegenerhier mussschlicht und ergreifendnoch H Quadrat dabei stehenauch muss das von den ?? Malhaquadratenzustehenden Funktionverziert mit demRFBeistrichund mal H Quadratund so weiterdennvon den Einheiten her sollte das mit unzähligen Beispielen hinein stellen sich vor ?? stellen sich vordass die Funktionin Metern gemessen wird und das Xbis ungeschickt ?? X soll für die Zeit stehenwahrscheinlich Ärger mit den Kollegen von der Physik ?? sich vor X wird in Sekunden gemessen und es wird in Metern gemessender Fehler derGeschwindigkeitmuss was sein wie Meter pro SekundeKomma dadieses hier muss sein das wir Meter pro Sekunde hoch drei dreimal ableitenum von Meter Risiko Not drei auf Mieter durch Sekunde zu Komma mal Sekunde Quadrathier in der Formel muss was vorkommen WH Quadratdas heißtwenn sich die Schrittweite halbiertH halbiertwird sich der Fehler typischerweiseviertelndann dreizehnanein paar Messwerteund ich möchte die zweite Ableitung schätzen wenn es die Position Messwerte sind und sie wollen die Beschleunigung wissen wenn sie das benutzenanvon meinem X an dem ich die zweite Ableitung wissen will gehe ich wieder eins nach rechts eins nach linksund bildet dann folgendesSchätzung für die zweite Ableitungich nehme den Wert rechtsX nullfertig eben auch Excelwerde nicht ?? und er von Xich nehme den Wertrechts er von X plus Hich nehme den Wert das wäre der hier ich nehme den Wert linksvon groß H?? von XminusHaarist linksunter nicht sich zweimalden Wert in der Mitte abdas sieht sehr überraschend ausKomma auch ?? Führungsaufgabedass das sogar für kubische Parabeln stimmtda können Sie irgendwas mit X hoch drei einsetzenbestimmt sogar für die kubischen Parabeln dann die zweite Ableitunglernen undteilen durch H Quadrat schon allein der einheitenhalberreformieren Mitte und Sekunde Meter Meter Meterzweite Ableitung muss durch Sekunde Quadrat seines ?? muss und auf jeden Fall bestehen WH Quadrates könnte der auch ?? stehen die zwei H Quadratoder wie achtundneunzig H Quadrat müssen tatsächlich nackt H Quadratszimmerdamit eine Übungsaufgabendas stimmt für kubische Parabelndas heißtder Fehlerweil das für kubische Parabeln stimmt Übungsaufgabendeshalb weiß ich dass derFehler proportionalirgendwas sein mussgrößere Formel?? das Detailkubische Parabel hat das die dritte Ableitung noch nicht null ist aber die vierte Ableitung null ist der Fehler muss irgendwas mit der vierten Ableitung zu tun habenähmder FehlerderBeschleunigung muss was mitder Feder der Besteuerung muss der vierten Ableitung zu tun haben der Fehler der Beschleunigungfehlende Beschleunigung wenn die wenn der Wert der Fusion selbst in Metern es ist die Beschleunigungin Meter pro Sekunde Quadratszahlendieses hier die vierte Ableitung wäre Meter pro Sekunde hochvierdas kann anteilsmäßig nur klappen wenn hier mal H Quadrat isthier braucht noch mal Sekunde ins Quadrat und dann ist die Welt wieder in Ordnung das heißtKomma noch immer nach einer mal ordentlich begründenwenndieses H gegen null gehtgeht der Fehler sehr schnell gegen null wenn sie die Schrittweite halbierenwird der Fehler nicht halbiert ?? hier mal Hasen wird typischerweise geflirtetdie Malta