11.9
Ein fahrender Autofahrer folgt einem glatten Weg, der durch eine zeitabhängige Positionsfunktion beschrieben wird.
Ziel ist es, die Position des Autofahrers zu bestimmen, die durch einen quadratischen Ausdruck modelliert wird, wenn sich die Zeit einem bestimmten Wert nähert, z. B. 4 Sekunden.
Dieser Ausdruck erzeugt eine Positionsfunktion, die sich mit zunehmender Zeit sanft und vorhersehbar ändert.
In einem Diagramm biegt sich die Kurve, die die Position darstellt, nach oben, was darauf hinweist, dass die Geschwindigkeit, mit der sich die Position ändert, im Laufe der Zeit zunimmt.
Dieses Verhalten wird mathematisch mit Hilfe eines Limits beschrieben, das untersucht, wie sich die Position verhält, wenn die Zeit beliebig nahe an 4 Sekunden herankommt.
Da die Funktion kontinuierlich ist – ohne Unterbrechungen oder Sprünge –, die für alle Eingaben klar definiert ist und beide einseitigen Grenzwerte übereinstimmen, kann der Grenzwert direkt durch Substitution ausgewertet werden.
Jeder Term im Ausdruck wird berechnet, indem der Zeitwert in die Formel eingefügt wird.
Dadurch wird ein einzelner numerischer Wert erzeugt, der die Position zu diesem Zeitpunkt darstellt.
In der Grafik entspricht dieses Ergebnis einem Punkt, der bei 4 Sekunden genau auf der Kurve liegt.
Der Wert spiegelt die Position des Autofahrers genau wider – ohne Schätzung, Rundung oder Annäherung.
Bei der Analyse von Funktionen, die kontinuierliche physikalische Phänomene beschreiben, ist es häufig erforderlich, den Funktionswert zu bestimmen, w…
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