5 Differentiation

5.2 Differentialquotient

Zur Bestimmung der Momentangeschwindigkeit z.B. zur Zeit math formula wählen wir demnach einen beliebigen Zeitpunkt math formula in der Nähe von math formula und zeichnen die Sekante durch die Funktionswerte math formula und math formula, bestimmen deren Steigung als Differenzenquotient: math formula und lassen dann den Zeitpunkt math formula gegen math formula, also math formula gehen. Dabei nähert sich bei einer stetigen Funktion auch math formula dem Wert math formula und die Sekante geht in die Tangente des Graphs über mit der

Tangentensteigung:       math formula

In unserer üblichen mathematischen Bezeichnung mit math formula für die unabhängige und math formula für die abhängige Variable ergibt sich so der :

Differentialquotient math formula


Der Differenzenquotient math formula ist bei diesem Grenzübergang math formula in den sogenannten Differentialquotienten übergegangen, von seinem Erfinder Leibniz mit math formula oder math formula bezeichnet, jedoch zunächst eigentlich selbst kein Quotient, sondern nur der Grenzwert eines Quotienten. Wie bei allen fundamentalen Begriffen der Mathematik gibt es auch hier wieder mehrere Bezeichnungen: Die alternative, den meisten von der Schule her geläufige Bezeichnung math formula, gesprochen "f Strich an der Stelle math formula", stammt von Lagrange und soll daran erinnern, dass die Steigung des Graphen, auch (erste) Ableitung der Funktion genannt, im allgemeinen selbst wieder eine neue, entlang der Kurve variierende Funktion der unabhängigen Variablen math formula ist, hier speziell an der Stelle math formula angegeben. Auch die Bezeichnung math formula ist im Gebrauch, die betont, dass die Differentiation eine "Operation" ist, bei der der "Differentialoperator" math formula auf die rechts stehende Funktion math formula wirkt und das Resultat dann speziell an der Stelle math formula genommen werden soll. Es ist sinnvoll, alle diese Bezeichnungen nebeneinander zur Verfügung zu haben je nach dem Aspekt, auf den es gerade ankommt.

Äquivalente Bezeichnungen:       math formula

Dabei ist noch eine Kuriosität der Physiker zu erwähnen: Falls die unabhängige Variable die Zeit math formula ist, was natürlich sehr häufig vorkommt, schreiben und sprechen die Physiker statt des math formula "Strich" einen hochgesetzten math formula"Punkt": math formula

Einschub: Lineare Approximation


Einschub: Differentiale