Optimierungs-Rechner (Analysis)

Finde die Minima und Maxima einer Funktion auf einem Intervall — der Kern jedes Optimierungsproblems. Gib f(x) und einen Bereich ein; es leitet symbolisch ab, findet die kritischen Punkte mit f′(x)=0, klassifiziert jeden mit der zweiten Ableitung und nennt globales Minimum und Maximum auf dem Intervall.

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Antilogarithmus-Rechner (Umkehrlogarithmus)Der Antilogarithmus macht den Logarithmus rückgängig: antilog_b(y) = bʸ, also log_b(bʸ) = y. Wähle Basis 10, e, 2 oder eine eigene, gib den Exponenten ein, und das Ergebnis kommt mit ausgeschriebener Umkehrbeziehung und geprüftem Hin- und Rückweg zurück. Basen kleiner oder gleich null sowie Basis 1 werden mit Begründung abgelehnt.Rechner für mittlere ÄnderungsrateBerechne die mittlere Änderungsrate einer Funktion auf einem Intervall: [f(b) − f(a)] / (b − a), die Steigung der Sekante zwischen (a, f(a)) und (b, f(b)). Tippe eine beliebige Funktion von x, setze die Endpunkte a und b und sieh f(a), f(b) und die mittlere Rate sofort.Bernoulli-DifferentialgleichungslöserLöst y′ + P(x)y = Q(x)yⁿ, indem die Substitution v = y^(1−n) gezeigt wird, die sie in eine lineare Gleichung überführt, und anschließend integriert wird. Die beiden entarteten Fälle werden eigens behandelt: n = 0 ist bereits linear, n = 1 ist separabel.FaltungsrechnerLineare und zyklische diskrete Faltung mit Term für Term ausgeschriebenem Verschieben und Summieren, dazu eine symbolische kontinuierliche Faltung, exakt über den Laplace-Faltungssatz gelöst.Rotation-Rechner (Curl)Berechne die Rotation eines Vektorfelds: die skalare Rotation ∂Q/∂x − ∂P/∂y in 2D oder die volle vektorielle Rotation ∇×F = ⟨R_y − Q_z, P_z − R_x, Q_x − P_y⟩ in 3D. Gib jede Komponente in x, y, z ein und erhalte jede partielle Ableitung symbolisch sowie die an einem optionalen Punkt ausgewertete Rotation.KrümmungsrechnerFür eine Kurve y = f(x) misst die Krümmung κ = |f″| / (1 + f′²)^(3/2), wie stark sie sich in einem Punkt biegt, und der Krümmungsradius ist ihr Kehrwert. Gib eine Funktion und einen Punkt ein; die Ableitungen werden symbolisch gebildet und ausgewertet.AbleitungsrechnerBerechne einfache, partielle, implizite und Richtungsableitungen symbolisch.Richtungsfeld-Zeichner (Steigungsfeld)Zeichnet f(x, y) als Gitter tangentialer Striche, sodass die Gestalt aller Lösungen sichtbar wird, bevor eine einzige berechnet ist. Füge Anfangsbedingungen hinzu, und jede erzeugt eine RK4-Kurve, die tangential zum Feld bleibt.

Optimierungs-Rechner (Analysis) funktioniert direkt auf dieser Seite — kostenlos, sofort, nichts zu installieren. Zu finden ist es unter Analysis, mit Antilogarithmus-Rechner (Umkehrlogarithmus) und Rechner für mittlere Änderungsrate für die benachbarten Fälle.

So funktioniert's

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Häufige Fragen

Was ist Optimierungs-Rechner (Analysis)?

Wie sieht ein konkreter Fall aus?

f(x) = x³ − 3x, [−2, 2] → max 2 @ x = −1, min −2 @ x = 1 — das Werkzeug zeigt jeden Zwischenschritt, nicht nur das Endergebnis.

Wann brauche ich das konkret?

Eine von Hand berechnete Ableitung oder ein Integral prüfen, Wendepunkte finden und eine numerische Antwort erhalten, wenn keine geschlossene Form existiert.

Was ist der häufigste Fehler?

Über eine Unstetigkeit hinweg integrieren, als gäbe es sie nicht. Ein numerisches Verfahren liefert bereitwillig einen endlichen Wert für ein divergentes Integral — prüfe den Definitionsbereich.

Was liegt sonst noch daneben?

Antilogarithmus-Rechner (Umkehrlogarithmus), Rechner für mittlere Änderungsrate und Bernoulli-Differentialgleichungslöser teilen sich seinen Bereich. Sie sind keine Varianten davon — nebeneinander abgelegt heißt nicht ähnlich — aber dort sucht man weiter, wenn es doch nicht das richtige Werkzeug war.

Woher stammen die Daten?

Symbolische Ergebnisse sind exakt; numerische stammen aus adaptiver Quadratur oder einem Standard-Schrittverfahren, das Werkzeug nennt es. Wo beide vorliegen: vergleichen — eine große Lücke zeigt ein schlecht konditioniertes Problem.

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ErklärungDer Erwartungswert ist eine Zahl, die nie eintrittErgebnisse von 10, 20 und −5 mit den Wahrscheinlichkeiten 0,5, 0,3 und 0,2 ergeben einen Erwartungswert von 10. Verschiebe die Wahrscheinlichkeiten leicht, und er wird 10,5 — ein Wert, den keines der drei Ergebnisse hervorbringen kann.ErklärungEin Fehlerbalken, der schrumpft, ist nicht die StandardabweichungFür 10, 12, 15, 11, 13, 14 beträgt die Standardabweichung 1,87 und der Standardfehler 0,76. Sie beantworten verschiedene Fragen, und nur einer von beiden wird mit mehr Daten kleiner.ErklärungEin r von 0,85, das nichts beweistFünf Punkte ergeben r = 0,853, was stark klingt. Die Signifikanzschwelle bei fünf Punkten liegt bei 0,878 — dieser Wert verfehlt sie, und eine perfekte Parabel erreicht exakt null.ErklärungDie Stichprobe vervierfachen, um das Intervall zu halbierenEin Mittelwert von 100 mit einer Standardabweichung von 15 bei 30 Beobachtungen ergibt 100 ± 5,37 auf dem 95-%-Niveau. Mit 120 Beobachtungen sind es ± 2,68 — genau die Hälfte, denn die Stichprobengröße steht unter einer Wurzel.ErklärungDieselben drei Temperaturen ergeben drei verschiedene VariationskoeffizientenFür 2, 4, 4, 4, 5, 5, 7, 9 beträgt der Variationskoeffizient 42,76 %. Er ist das richtige Werkzeug, um Streuung über verschiedene Skalen zu vergleichen — und völlig falsch für jede Skala, deren Null per Konvention gewählt wurde.ErklärungDrei Würfel drängen sich zusammen, ein Würfel nicht3W6 und 1W20 haben fast denselben Mittelwert und sonst nichts gemeinsam. Gegen eine Zielzahl von 12 sind die drei Würfel besser, gegen 18 fünfmal schlechter — und der Rechner liefert die exakten Zahlen, keine Simulation.