S
Jeder mit einem Begriff verbundene (fettgedruckte) Hyperlink führt in ein Kapitel der Mathematischen Hintergründe.
Grün geschriebene
Begriffe haben noch keine Eintragung.
A
B
C
D
E
F
G
H
I
J
K
L
M
N
O
P
Q
R
S
T
U
V
W
X
Y
Z
S
Sattelpunkt
Hat die
Ableitung
einer
differenzierbaren
Funktion
f
º
f
(
x
)
innerhalb eines
Intervalls
für
x
<
x
0
das gleiche Vorzeichen wie für
x
>
x
0
, und gilt
f
'(
x
0
) = 0
, so heißt
x
0
Sattelstelle
. Der entsprechende Punkt
(
x
0
,
f
(
x
0
)
am
Graphen
heißt
Sattelpunkt
. Eine Sattelstelle ist eine
Wendestelle
, aber kein
lokales Extremum
.
Beispiel: Die Funktion
x
®
x
3
hat bei
x
0
= 0
eine Sattelstelle.
Sattelstelle
Siehe
Sattelpunkt
.
Schaft eines Vektor-Pfeils
Siehe
Pfeildarstellung
.
Schar von Funktionen
ist eine andere Bezeichnung für eine
Familie
von Funktionen.
Schiefwinkelige Koordinaten
sind ähnlich definiert wie
kartesische Koordinaten
, nur stehen die
Achsen
nicht aufeinander normal, und auf jeder Achse darf eine beliebige Länge zur Einheit erklärt werden. Ist etwa in der
Zeichenebene
ein schiefwinkeliges Koordinatensystem gegeben (und heißen die Koordinaten
u
und
v
), so kann ein Punkt
P
mit Koordinatenwerten
u
= 3
und
v
= 5
vom
Ursprung
aus erreicht werden, indem zuerst entlang der
u
-Achse um 3 Einheiten (in die positive
u
-Richtung), und dann parallel zur
v
-Achse um 5 Einheiten (in die positive
v
-Richtung) gegangen wird. Bei negativen Koordinatenwerten muß in die entsprechende negative Richtung gegangen werden. Derselbe Punkt
P
kann auch erreicht werden, indem zuerst entlang der
v
-Achse und dann parallel zur
u
-Achse vorgerückt wird. Dadurch entsteht ein
Parallelogramm
, das auf zwei Seiten durch die Achsen, auf zwei Seiten durch die
Koordinatenlinien
durch
P
begrenzt wird.
Die Idee schiefwinkeliger Koordinaten kann ohne Weiteres auf den
dreidimensionalen Raum
- auch auf höherdimensionale Räume - verallgemeinert werden.
Neben schiefwinkeligen werden auch andere
Koordinatensysteme
verwendet.
Schranke einer Funktion
Siehe
beschränkt
.
Schwerpunkt
Sind
A
1
,
A
2
, ...
A
n
endlich viele Punkte (in der Ebene oder im Raum), so wird ihr
Schwerpunkt
S
durch
S
= (
A
1
+
A
2
+ ... +
A
n
)/
n
definiert. Ein Speziallfall (für
n
= 2
) ist der
Halbierungspunkt
einer Strecke.
Secans
ist eine selten verwendete
Winkelfunktion
: sec
a
= 1/
cos
a
.
Sehnenfunktion
abgekürzt
chord
, ist die älteste
Winkelfunktion
: chord
a
= 2
sin
(
a
/2). Sie wurde im zweiten vorchristlichen Jahrhundert von Hipparchos von Nicäa tabelliert.
Sekante
ist eine Gerade in der
Zeichenebene
, die eine Kurve in zwei Punkten schneidet, also gewissermaßen eine Sehne bildet. Falls die beiden Punkte immer näher zusammen rutschen und die Kurve "schön genug" ist (keinen Knick hat), geht die Sekante in eine
Tangente
über. Diese Idee liegt der Berechnung der
Ableitung
zu Grunde.
Selbstähnlichkeit
ist ein Phänomen, das beispielsweise beim Graphen mancher
nirgends differenzierbaren
Funktion auftritt: Seine Feinstruktur findet sich in verkleinerter Form näherungsweise
in ihm selbst
wieder. Dies verhindert (im Gegensatz zu Graphen
differenzierbarer
Funktionen) die Existenz von Tangenten. Eine solche Punktmenge wird auch
Fraktal
genannt.
Semiversus
ist eine selten verwendete
Winkelfunktion
: sem
a
=
sin
2
(
a
/2).
Sieb des Eratosthenes
heißt eine systematische Methode, Listen von
Primzahlen
zu konstruieren. Dabei werden aus einer Liste von
natürlichen Zahlen
, beginnend mit 2, systematisch alle
Vielfache
gestrichen und die Primzahlen gewissenmaßen ''ausgesiebt''.
Signumfunktion
oder
Vorzeichenfunktion
ist jene
unstetige Funktion
sgn :
R
®
R
, die durch
sgn
x
=
-
1
für
x
< 0
,
sgn
0 = 0
und
sgn
x
= 1
für
x
> 0
definiert ist.
Singularität
einer
reellen
(oder
komplexen
) Funktion
f
wird eine Stelle genannt, an der
f
nicht wohldefiniert ist, etwa weil es sich um eine
Definitionslücke
oder um eine
Unendlichkeitsstelle
handelt. Es gibt aber auch andere Formen von Singularitäten, wie beispielsweise die Stelle
x
= 0
der Funktion sin(1/
x
).
Sinus
Eine der vier wichtigsten
Winkelfunktionen
. Der Sinus eines Winkels
a
, geschrieben sin
a
oder sin(
a
), ist im rechtwinkeligen Dreieck das Verhältnis "Gegenkathete/Hypothenuse". Die Sinusfunktion ist
periodisch
mit (kleinster) Periode
2
p
. Siehe auch Winkelfunktionen für
spezielle
und für
kleine
Winkel, sowie
Summensätze
für Winkelfunktionen.
Steckbrief der
.
Sinus, Ableitung
Die
Ableitung
des Sinus entnehmen Sie
Tabelle.
Sinus Hyperbolicus
ist die als
sinh
x
= (
e
x
-
e
-
x
)/2
definierte
Hyperbelfunktion
.
Sinus Hyperbolicus, Ableitung
Die
Ableitung
des Sinus Hyperbolicus entnehmen Sie
Tabelle.
Skalar
Im Gegensatz zu
Vektoren
als "
gerichteten Größen
" werden in der Vektorrechnung Zahlen als "
ungerichtete Größen
" oder
Skalare
bezeichnet.
Skalarprodukt
ist eine Rechenoperation, die aus zwei
Vektoren
(gleichen Typs, d.h. mit gleich vielen Komponenten) einen
Skalar
, d.h. eine Zahl macht. Für zweikomponentige Vektoren
a
= (
a
1
,
a
2
)
und
b
= (
b
1
,
b
2
)
wird es mit Hilfe der Formel
a
b
=
a
1
b
1
+
a
2
b
2
berechnet, für dreikomponentige Vektoren
a
= (
a
1
,
a
2
,
a
3
)
und
b
= (
b
1
,
b
2
,
b
3
)
gilt
a
b
=
a
1
b
1
+
a
2
b
2
+
a
3
b
3
, und in höheren Dimesionen kommen noch entsprechende Terme dazu. Geometrisch interpretiert, ist es das Produkt aus dem
Betrag
des einen Vektors mit der
orientierten Projektion
des anderen Vektors in die Richtung des ersten. Daraus ergibt sich
a
b
= |
a
| |
b
|
cos
q
, wobei
q
der von
a
und
b
eingeschlossene Winkel ist. Daher gibt das Skalarprodukt über die relativen Richtungen zweier Vektoren Auskunft:
Es gilt
a
b
> 0
genau dann, wenn
a
und
b
einen spitzen Winkel einschließen.
Es gilt
a
b
< 0
genau dann, wenn
a
und
b
einen stumpfen Winkel einschließen.
Es gilt
a
b
= 0
genau dann, wenn
a
und
b
aufeinander
normal
stehen.
Insbesondere die letzte Eigenschaft macht das Skalarprodukt zu einer wichtigen mathematischen Struktur.
Spatprodukt
Sind
a
,
b
und
c
drei dreikomponentige (räumliche)
Vektoren
, so heißt die Zahl
(
a
Ù
b
)
c
ihr
Spatprodukt
, wobei das Symbol
Ù
das
Vektorprodukt
bezeichnet. Der Absolutbetrag des Spatprodukts ist gleich dem Volumsinhalt des von den drei Vektoren aufgespannten
Parallelepipeds
, sein Vorzeichen hängt von ihrer Reihenfolge (
Händigkeit
) ab (plus für ein
Rechts
-, minus für ein
Links
system).
Das Spatprodukt ist genau dann
0
, wenn die drei Vektoren
linear abhängig
(d.h.
koplanar
) sind.
Spezielle Winkel
Siehe
Winkelfunktionen für spezielle Winkel
.
Spitze eines Vektor-Pfeils
Siehe
Pfeildarstellung
.
Spitze-minus-Schaft-Regel
ist eine Merkregel zur geometrischen Bedeutung der
Differenz
zweier
Vektoren
in der
Pfeildarstellung
. Werden die Pfeile, die den Vektoren
a
und
b
entsprechen, mit ihrem Schaft in einen Punkt gehängt, so ist die Differenz
a
-
b
der
Verbindungsvektor
der Spitzen, und zwar so, dass der erste Vektor (
a
) die Spitze und der zweite (
b
) den Schaft der Differenz bildet. Als Spezialfall dieser Regel ergibt sich, dass der Verbindungsvektor von
P
nach
Q
durch die Differenz
Q
-
P
der
Ortsvektoren
gegeben ist. (Beachten Sie die Reihenfolge!)
Sprungfunktion
ist ein anderer Name für die
Theta-Funktion
.
Sprungstelle
Siehe
unstetig
.
Stammfunktion
Ist
f
eine
reelle Funktion
, so heißt
F
Stammfunktion
(oder
unbestimmtes Integral
) von
f
, wenn
f
die
Ableitung
von
F
ist, d.h. wenn
F
'(
x
) =
f
(
x
)
für alle
x
im
Definitionsbereich
von
f
.
Sind
F
und
G
zwei Stammfunktionen von
f
, so ist ihre Differenz eine Konstante. Die Stammfunktion von
f
ist daher (genau) bis auf eine Konstante bestimmt: Ist
F
irgend
eine Stammfunktion, so hat
jede
Stammfunktion von
f
die Form
F
(
x
) +
c
. Für die Stammfunktion von
f
hat sich die Schreibweise
ò
f
(
x
)
d
x
(ausgesprochen: "Integral von
f
(
x
)
" oder "Integral
f
(
x
)
d
x
") eingebürgert.
Beispiel: Da
(
x
3
)
'
= 3
x
2
gilt, ist
x
3
eine
Stammfunktion von
3
x
2
. Die Aussage, dass die
allgemeine
Stammfunktion von
3
x
2
von der Form
x
3
+
c
ist, wird abgekürzt als
ò
3
x
2
d
x
=
x
3
+
c
geschrieben.
Die Konstante
c
heißt
Integrationskonstante
und wird manchmal der Einfachheit halber weggelassen (sollte aber dann zumindest dazugedacht werden). Der Ausdruck zwischen dem Integralzeichen
ò
und dem Symbol d
x
heißt
Integrand
. Man sagt auch, eine Funktion wird "nach
x
" integriert, um die
Integrationsvariable
(die natürlich nicht immer
x
heißen muss) zu benennen.
Die Stammfunktion einer gegebenen Funktion
f
zu finden, ist nicht immer leicht. Eine Reihe von
Integrationsregeln
steht zur Verfügung, uns dabei zu helfen. Bekannte Stammfunktionen sind in
Integrationstabellen
(
Integraltafeln
) aufgelistet. Hier eine kleine Auswahl:
Grundsätzlich besitzt jede
stetige
Funktion eine Stammfunktion. Manchmal kann diese aber nicht in elementarer Form dargestellt werden. (Die gegebene Funktion heißt dann
nicht geschlossen integrierbar
).
Stammfunktionen werden dazu benutzt, um
bestimmte Integrale
zu berechnen. Mit diesen sind sie über den
Hauptsatz
der Differential- und Integralrechnung verbunden.
Standardbasis
oder
Koordinatenbasis
ist das System jener
Einheitsvektoren
, die in die Richtungen der Koordinatenachsen zeigen. In der Ebene existieren zwei solcher
Basisvektoren
(bezeichnet als
e
1
und
e
2
), im dreidimensionalen Raum gibt es drei. Jeder
Vektor
kann als
Linearkombination
der Standardbasis geschrieben werden, wobei seine
Komponenten
in dieser Schreibweise als
Koeffizienten
auftreten. Beispiel:
(3,
-
2) = 3
e
1
-
2
e
2
.
Stetig
heißt eine
reelle Funktion
, wenn kleine Änderungen des
Arguments
kleine Änderungen des
Funktionswerts
zur Folge haben. Der
Graph
einer stetigen Funktion ist eine zusammenhängende Kurve, (die sozusagen mit dem Bleistift nachgezogen werden kann, ohne ihn abzusetzen). Ist eine Funktion in
mehreren
Intervallen definiert (wie z.B. 1/
x
, was ja für
x
= 0 nicht existiert), so macht der Begriff der Stetigkeit nur in Bezug auf jeden einzelnen dieser Bereiche Sinn. (Für 1/
x
sind das die beiden Intervalle
x
< 0 und
x
> 0). Er kann auch auf Funktionen in
mehreren Variablen
und Funktionen, die auf der Menge der
komplexen
Zahlen definiert sind, verallgemeinert werden.
Siehe auch
unstetig
.
Stetig differenzierbar
Aus der exakten Formulierung der
Differenzierbarkeit
folgt, dass die Ableitung einer differenzierbaren Funktion nicht unbedingt stetig sein muss. Eine Funktion, deren Ableitung stetig ist, wird
stetig differenzierbar
genannt.
Streckenteilung
Soll die Verbindungsstrecke zweier Punkte
A
und
B
(in der Ebene oder im Raum) in einem gegebenen Verhältnis geteilt werden, so ist der
Ortsvektor
des
Teilungspunkts
T
als
Linearkombination
der Ortsvektoren
A
und
B
zu ermitteln. Liegt
T
zwar auf der Verbindungsgeraden, aber außerhalb der Verbindungsstrecke, so heißt er
äußerer Teilungspunkt
.
Ein Spezialfall der Streckenteilung ist der
Halbierungspunkt
einer Strecke.
Streng monoton fallend
heißt eine
reelle Funktion
, wenn der Funktionswert mit größer werdendem
Argument
kleiner wird, d.h. wenn aus
x
1
<
x
2
folgt, daß
f
(
x
1
) >
f
(
x
2
)
ist. Der
Graph
einer solchen Funktion "fällt" mit wachsendem
x
"nach unten" ab.
Streng monoton steigend
bedeutet dasselbe wie
streng monoton wachsend
.
Streng monoton wachsend
heißt eine
reelle Funktion
, wenn der Funktionswert mit größer werdendem
Argument
größer wird, d.h. wenn aus
x
1
<
x
2
folgt, daß
f
(
x
1
) <
f
(
x
2
)
Der
Graph
einer solchen Funktion "steigt" mit wachsendem
x
"nach oben" an.
Stückweise stetig
(auch
abschnittsweise stetig
) heißt eine
reelle Funktion
, die an voneinander isolierten Stellen
unstetig
, dazwischen aber
stetig
ist. Beispiele sind die
Treppenfunktionen
.
Substitutionsmethode (beim Integrieren)
auch
Variablensubstitution
oder
Variablentransformation
genannt, ist eine
Integrationsmethode
, die darauf beruht, die Integrationsvariable (wir nennen sie
x
) als Funktion einer weiteren Größe
u
aufzufassen, was wir als
x
º
x
(
u
)
schreiben. Weiters verlangen wir, dass die dadurch definierte Funktion
differenzierbar
und
bijektiv
ist. Für unbestimmte Integrale (
Stammfunktionen
) gilt
ò
f
(
x
)
d
x
=
ò
f
(
x
(
u
))
x
'(
u
)
d
u
, wobei auf der rechten Seite nach der Berechnung
u
wieder durch
x
auszudrücken ist. Für
bestimmte Integrale
nimmt diese Regel die Form
ò
a
b
f
(
x
)
d
x
=
ò
v
w
f
(
x
(
u
))
x
'(
u
)
d
u
an, wobei
a
=
x
(
v
)
und
b
=
x
(
w
)
ist. Diese Identitäten stammen von der
Kettenregel
ab.
Schreiben wir die
Ableitung
x
'(
u
)
als
d
x
/
d
u
, so kann die Substitution (
=
"Ersetzung") der Integrationsvariable als Umrechnung
d
x
=
x
'(
u
)
d
u
der
Differentiale
durchgeführt werden.
Summensätze für Winkelfunktionen
auch
Additionstheoreme
genannt, drücken die Werte der
Winkelfunktionen
für eine Summe zweier Winkel durch Winkelfunktionen von nur einem Argument aus. Hier die vier wichtigsten
.
Surjektiv
heißt eine
Funktion
f
:
A
®
B
, die
jedes
Element der Menge
B
trifft, d.h. deren
Wertebereich
gleich der ganzen Menge
B
ist. Eine solche Funktion heißt auch
Surjektion
.
Subtraktion
ist in gewisser Hinsicht die ''Umkehrung'' der
Addition
. Die
Differenz
x
-
y
ist definiert als die Antwort auf die Frage
''
y
+
wieviel
=
x
?''
. Die Subtraktion kann vollständig innerhalb der Mengen der
reellen
,
rationalen
,
ganzen
und
komplexen
Zahlen ausgeführt werden, führt jedoch aus der Menge der
natürlichen
Zahlen heraus.
Aufgrund der
Identität
x
-
y
=
x
+ (-
y
)
kann jede Differenz auch als Summe geschrieben werden.
Summand, Summe
Siehe
Addition
.
Symmetrieeigenschaften einer Funktion
bezeichnet ihr Verhalten unter einem Vorzeichenwechsel des
Arguments
. Siehe
symmetrische
und
antisymmetrische
Funktionen.
Symmetrisch(e Funktion)
auch
gerade Funktion
, ist eine
reelle
(oder
komplexe
) Funktion
f
, die
f
(
-
x
) =
f
(
x
)
für alle
x
in ihrem
Definitionsbereich
erfüllt. Der
Graph
einer reellen symmetrischen Funktion ist symmetrisch bezüglich der vertikalen Achse (d.h. er geht unter einer Spiegelung an dieser in sich selbst über). Siehe auch
antisymmetrische Funktion
.
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