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Kap. VI. Theorie der Maxima und Minima
dasselbe Vorzeichen wie f w (x 0 ). Ist f (n) (x 0 ) insbesondere nega
tiv, so wird also überall im Intervalle f(x 0 + h) < f(x 0 ), so daß
für x = ein Maximum eintritt. Ist dagegen f (n \x, 0 ) positiv,
so wird überall im Intervalle f(x 0 -f h) > f(x 0 ), so daß für
x = x 0 ein Minimum eintritt.
Wenn jedoch der Index n ungerade ist, wird h n in der
ersten Hälfte des Intervalles negativ und in der zweiten po
sitiv, d. h. dann wechselt f(x 0 + h) — f(x 0 ) das Zeichen, wenn
h durch den Wert Null geht, so daß weder ein Maximum noch
ein Minimum für x = x 0 eintritt. Folglich:
Satz 1: Eine Funktion f(x) kann für x = x 0 nur dann einen
Extremivert haken, wenn f'(x) für x = x 0 gleich Nidl und außer
dem diejenige erste unter den Ableitungen f'(x), f" ix),...,
die für x = x 0 nicht verschwindet, von gerader Ordnung ist,
Wenn es die n te Ableitung ist, tritt ein Maximum oder Mini
mum ein, je nachdem f^ n \x Q ) negativ bzw. positiv wird. Hierbei
ist vorausgesetzt, daß die Funktion nebst ihren Ableitungen bis
zur (n -f- l)' in Ordnung bestimmte endliche Werte in einer Um
gebung von x 0 habe.
§ 2. Anwendungen.
143. Beispiele. Der letzte Satz gestattet in vielen Fällen,
die Extremwerte einer Funktion ohne weiteres zu bestimmen.
Hierzu einige Beispiele:
1. Beispiel: Die Funktion f(x) = x(a — x) hat die Ab
leitungen f\x) = a — 2x und f" ix) — — 2, so daß der Satz 1
von Nr. 142 zeigt, daß sie für x = \a ein Maximum hat. Vgl.
das 1. Beispiel in Nr. 141.
2. Beispiel: Bei der Funktion f{x) = (a — x) s ist f'(x)
- - 3(a - xf, TO) = 60 - x), r(x) = - 6. Da f{*) =0
für x = a ist und dort auch f"(x) = 0, aber f"'(x) =f= 6 ist,
hat diese Funktion kein Maximum oder Minimum. Vgl. das
2. Beispiel in Nr. 141.
3. Beispiel: Die Funktion y = x* ist nach Nr. 5 nur für
positive Werte von x definiert und positiv. Hier haben wir:
y = (ln x + 1) x*, y" = [-^ + (lnx + l) s ] öS*,
142, 1431