Wichtiger Hinweis zu den Vorkenntnissen:
Dieser Beweis setzt ein paar einfache Kenntnisse über
Sattelpunkte voraus, wie sie das erste Kapitel im Kurs "Sattelpunkte" liefert.
Man muß nämlich den Satz kennen: Wenn die 1.Ableitung einer Funktion an einer
bestimmten Stelle ein Minimum hat, dann hat die Funktion dort einen Sattelpunkt
mit ansteigenden Graphen.
Voraussetzung:
Gegeben sei eine Funktion f(x). Die erste nichtverschwindende
Ableitung dieser Funktion soll die 9.Ableitung sein (siehe Bild
oben).
Beweis Schritt
Œ:
Weil die 9. Ableitung laut Voraussetzung die erste
nichtverschwindende Ableitung ist, hat die 8.Ableitung an der
Stelle x0 den Wert Null. Weil außerdem die 9.Ableitung
die Steigung der 8.Ableitung angibt, hat die 8.Ableitung an der
Stelle x0 eine positive Steigung. Beide Tatsachen
zusammen bewirken, dass die
8.Ableitung an der
Stelle x0
das Vorzeichen von Minus nach Plus wechselt.
Beweis Schritt
:
Weil die 8.Ableitung an der Stelle x0 das Vorzeichen
von Minus nach Plus wechselt, hat die
7.Ableitung dort ein
Minimum. Außerdem gilt: Weil laut Voraussetzung die 9.Ableitung
die erste Ableitung ist, die an der Stelle x0 nicht
verschwindet, hat die
7.Ableitung an der Stelle des Minimums (d.h. an der Stelle x0) den
Wert Null.
Beweis Schritt
Ž:
Weil die 7.Ableitung an der Stelle x0 ein Minimum hat
und außerdem den Wert Null, bleibt sie dort positiv (oberhalb
der x-Achse). Das hat zur Folge, dass die
6.Ableitung in der
einer Umgebung von x0 eine positive
Steigung hat. Zweitens hat die
6.Ableitung an der Stelle x0
selbst den Wert Null,
denn laut Voraussetzung ist ja erst die 10.Ableitung
die erste nichtverschwindende Ableitung.
Beides zusammen bedeutet, dass
die 6.Ableitung an der Stelle x0 das
Vorzeichen von Minus nach Plus wechselt.
Beweis Schritt
+
bzw. ‘+’
bzw. “:
Die Schritte 2 und 3 wiederholen sich jetzt abwechselnd,
was man auch am Bild erkennt.
Auf jeden Vorzeichenwechsel von Minus nach Plus folgt ein
Minimum, und auf jedes Minimum folgt wieder ein
Vorzeichenwechsel von Minus nach Plus.
Daher haben alle
ungeraden Ableitungen (an der Stelle x0) ein Minimum mit dem Wert
Null.
Beweis Schritt
”:
Wenn aber alle ungeraden Ableitungen
(außer der 9.Ableitung) an der Stelle x0
ein Minimum haben, dann
hat auch
die
1.Ableitung an der Stelle x0 ein Minimum.
Dies bedeutet aber, dass
die Funktion f(x) dort einen
Sattelpunkt mit ansteigenden Graphen hat.