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Unendliche Potenz
Adventskalender 2008 » Mathematik » Zahlen

Die drei Punkte sollen andeuten, dass der Term aus unendlich vielen Potenzen nach dem selben Schema besteht. Mit e ist die Eulersche Zahl gemeint. Definitionsmenge für x sind die positiven reellen Zahlen.

Kreuze an, welches der größtmögliche x-Wert ist, bei dem der Term x hoch x hoch x usw. eine endliche Zahl a ergibt!



Lösung
Multiple Choice Optionen:
  • A
  • B
  • C
  • D
  • E
  • F
  • G
  • H
  • I
  • J
  • K
  • L
  • M


Lösung ausblenden

Es existiert ein (nicht einfacher) rechnerischer Lösungsweg für Schüler ab der 12. Jahrgangsstufe, der im Folgenden aufgezeigt wird. Ansonsten kommt man auch mit fleißigem Taschenrechner-Einsatz auf die Lösung.

Schritt 1 (Gleichung nach x "auflösen")

Nimmt man an, dass überhaupt endliche Werte a existieren (im Laufe des Beweises wird sich zeigen, dass das sinnvoll ist), dann lässt sich die Gleichung wie folgt "auflösen":

Da unendlich viele Potenzen vorliegen, besteht der rot umrandete Teil ebenfalls aus unendlich vielen und hat folglich den Wert a:

Schritt 2 ("kleine Kurvendiskussion")

Jetzt wird die Zuordnung

untersucht, indem wir sie zunächst mal umschreiben:

Aus der ersten Ableitung dieser Funktion

ist ablesbar, dass der einzig mögliche Extrempunkt bei ln a = 1, also a = e und somit

liegt. Dass es sich hierbei tatsächlich um ein Maximum handelt, kann durch die 2. Ableitung nachgewiesen werden.

Für alle möglichen Werte von a ist also

der größtmögliche, der überhaupt in Frage kommt, um einen endlichen Wert a zu erhalten.


Rätselinfos
Schwierigkeitsstufe:
(80 von 100)
Eingestellt von:
Kornherr Raphael (Carl-Orff-Gymnasium Unterschleißheim)  


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