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Exponentialfunktion

Definition

TODO

Funktionsgraph

??Graph01??
Graphen der Exponentialfunktionen $2^x$, $e^x$, $3^x$ und $4^x$

??Graph02??
Graphen der Exponentialfunktionen \({\left( \frac{1}{2} \right)}^x\), \({\left( \frac{1}{e} \right)}^x\), \({\left( \frac{1}{3} \right)}^x\) und \({\left( \frac{1}{4} \right)}^x\)

Eigenschaften

Basis $a \gt 1$ Basis $0 \lt a \lt 1$
Definitionsbereich
  • $-\infty \lt x \lt \infty$
  • $-\infty \lt x \lt \infty$
Wertebereich
  • $0 \lt a^x \lt \infty$
  • $0 \lt a^x \lt \infty$
Periodizität
  • keine
  • keine
Monotonie
  • streng monoton steigend
  • streng monoton fallend
Krümmung
  • streng konvex
  • streng konvex
Symmetrien
  • keine
  • keine
Asymptoten
  • $x$-Achse als waagerechte Asymptote für $x \rightarrow -\infty$
  • $x$-Achse als waagerechte Asymptote für $x \rightarrow \infty$
Nullstellen
  • keine
  • keine
Sprungstellen
  • keine
  • keine
Polstellen
  • keine
  • keine
Extrema
  • keine
  • keine
Wendepunkte
  • keine
  • keine

Ableitung

Die Ableitung der Exponentialfunktion lautet:

\begin{align*} \Bigl[ e^x \Bigr]' &= \frac{d}{dx} e^x = e^x \\[0.75em] \Bigl[ a^x \Bigr]' &= \frac{d}{dx} a^x = a^x \cdot \ln{a} \end{align*}

Herleitung der Formeln

Stammfunktion

Die Stammfunktion der Exponentialfunktion lautet:

\begin{align*} \int{e^x\ dx} &= e^x {\color{lightgray}{} + \mathcal{C}} \\[0.75em] \int{a^x\ dx} &= \frac{1}{\ln{a}} \cdot a^x {\color{lightgray}{} + \mathcal{C}} \end{align*}

Herleitung der Formeln

Reihenentwicklung

Die Exponentialfunktion besitzt die folgende Taylorreihe mit dem Entwicklungspunkt $x_0=0$:

\begin{align*} e^x &= \sum\limits_{k=0}^{\infty}{\frac{1}{k!} \cdot x^k} \\[0.75em] &= 1 + x + \frac{1}{2!} x^2 + \frac{1}{3!} x^3 + \frac{1}{4!} x^4 + \ldots \end{align*}

Herleitung der Formeln