Umkehrfunktion
der Potenzfunktion
mit rationalen Exponenten
Satz
Eine Potenzfunktion mit
rationalen Exponenten ist bijektiv, und daher
kann man eine Umkehrfunktion bilden (siehe Kurs Funktionen):
Man erhält die
Umkehrfunktion (einer
Potenzfunktion mit rationalen Exponenten)
indem man den Kehrwert des Exponenten bildet.
Oder kurz gesagt: Aus dem Exponenten
z/n wird der Exponent n/z
Beispiele
Vorbemerkung zum Beweis
Wir wiederholen zuerst, wie man
die Umkehrfunktion einer Funktion bildet:
1. Überprüfen, ob die Funktion bijektiv ist (z.B. wenn sie streng monoton ist)
2. Vertauschen der unabhängigen mit der abhängigen Variablen,
d.h. wir müssen x und y vertauschen
3. Die neue Zuordnungsvorschrift nach der abhängigen Variablen y umstellen.
4. Der Definitionsbereich ist der Wertebereich der ursprünglichen Funktion
Beweis
Nun wollen wir sehen, wie die
Umkehrfunktion der "Potenzfunktion mit
rationalen Exponenten" lautet. Gegeben sei also eine Potenzfunktion
mit rationalen Exponenten:
1. Die Funktion ist im Definitionsbereich R+ (bzw. R+\{0}bei
negativen
Exponenten) bijektiv und damit umkehrbar.
2.Wir vertauschen die Variablen x und y:
3. Nun müssen wir nur noch die Funktion wieder nach der abhängigen
Variablen y umstellen. Dazu potenzieren wir die Gleichung mit n/z:
Die rechte Seite der Gleichung vereinfacht sich
dadurch:
Nun haben wir die Umkehrfunktion erhalten: Es ist
eine Potenzfunktion
deren Exponent der Kehrwert ist, vom Exponenten der gegebenen
Funktion. Damit ist der Satz bewiesen. Allerdings müssen wir noch
den Definitionsbereich klären.
Schritt 4:
Definitonsbereich: Der Wertebereich der ursprünglichen Funktion
ist R+ (bzw. R+\{0}bei negativen Exponenten). Dies ist dann der
Definitionsbereich der Umkehrfunktion.