Gibt es einen Fachbegriff für die Aufweitung bzw. Verengung einer Krümmung?

3 Antworten

Vom Fragesteller als hilfreich ausgezeichnet

Wenn die 3. Ableitung der Änderung der Krümmung beschreiben soll, dann denkst Du vielleicht, dass die 2. Ableitung die Krümmung schon beschreibt. Aber da geht man etwas zu leichtfertig mit dem Krümmungsbegriff um. Das mag daher kommen, dass lineare Funktionen vom Typ

stets mit dem Lineal gezeichnet werden können und dass erst wenn quadratische x-Terme oder höhere Potenzen hinzukommen die Kurven erst "krumm" werden. Schon das einfache Beispiel

zeigt das Dilemma. Du glaubst, dass die zweite Ableitung ein Maß für die Krümmung ist. Die zweite Ableitung hat den konstanten Wert 2. Aber richtig krumm ist die Parabel nur um den Wert x=0, während sie um den Punkt x = 1000 fast mit dem Lineal gezeichnet werden kann.

Die echte Krümmung wird über die Formel

berechnet. Diese variert über den gesamten Parabelast wobei der Kehrwert sogar den Krümmungsradius r ergibt. Der zugehörige Kreis schwiegt sich schön an die Kurve an.

Also: Nix mit 3. Ableitung gleich Änderung der Krümmung. Das darf man nur sagen, wenn man an der "unsauberen" Krümmungsdefinition festhält.

Woher ich das weiß:Studium / Ausbildung

"In der Kurvendiskussion beschreibt die 3. Ableitung eines Funktionsgraphen die Änderung der Krümmung."

Das stimmt so nicht genau. Die Krümmung k des Graphen von f an einer Stelle x (also der reziproke Wert des Krümmungsradius inkl. Vorzeichen) ist gegeben durch:



Wenn du wirklich die "Änderung der Krümmung" beschreiben möchtest, kannst du - als ziemlich mühselige Aufgabe - von diesem Ausdruck nochmals die Ableitung nach x bilden. Kettenregel lässt grüßen .....


martrud  21.07.2023, 11:52

Soweit ich weiß, gibt es dafür keinen speziellen Fachausdruck. Man kann also einfach von der Änderung der Krümmung sprechen. Dabei ist es aber nicht unbedingt sinnvoll, die Änderung in Abhängigkeit einer x-Koordinate in einem x-y-Koordinatensystem zu beschreiben.

Es gibt einen technisch wichtigen Fall, wo die Änderung der Krümmung eine praktische Rolle spielt: Bei der Planung von Eisenbahnlinien und Straßen muss man darauf achten, dass es keine abrupten Krümmungsänderungen entlang des Geleises oder der Fahrbahn gibt. Eine dafür entwickelte geometrische Kurve, entlang welcher die Krümmung in genau definierter kontinuierlicher Weise verändert wird, ist die Klothoïde. Sie findet insbesondere Anwendung bei Ein- und Ausfahrten von Autobahnen.

https://de.wikipedia.org/wiki/Klothoide#:~:text=Die%20Klothoide%2C%20auch%20Klotoide%20(von,bis%20zu%20der%20Stelle%20ist.

1
Halbrecht  21.07.2023, 12:34
@martrud

curvature (wiki.en) krümmung (wiki.de) wobei hier nicht von der zweiten Abl die Rede ist

Wenn ich das richtig verstehe , kann man Krümmung bei der zweiten Ableitung verwenden , aber nur als Qualität ( rechts , links ) .

.

.

Seltsames Fundstück am Rande :

An bayerischen Beruflichen Oberschulen werden Wendestellen als Extremstellen der ersten Ableitung definiert

Da kann es ja zu Verständigungsschwierigkeiten kommen , trifft auf jemanden von dort als FS :))

0
Halbrecht  21.07.2023, 12:39
@martrud

größte Krümmung bei +- 1/4 mit Wert 3.43 

noch nie gelesen diese Zahl 

.

Kann man die physikalisch irgendwo unterbringen ? 

parabelförmige Fahrstrecke ? 

0
martrud  21.07.2023, 13:47
@Halbrecht

"Wenn ich das richtig verstehe , kann man Krümmung bei der zweiten Ableitung verwenden , aber nur als Qualität ( rechts , links ) . "

Ich hatte ja die Formel zur Berechnung der Krümmung schon in meiner ersten Antwort angegeben, so wie später ProfFrink in seiner.

"An bayerischen Beruflichen Oberschulen werden Wendestellen als Extremstellen der ersten Ableitung definiert."

Das trifft auch zu (für Stellen im Inneren des Definitionsbereiches) und kann ev. als hilfreicher Tipp nützlich sein.

0
Halbrecht  21.07.2023, 13:53
@martrud

ich wollte vor allem sagen ,dass diese Definition abweichend ist vom üblichen und dass man bei FS ,die dieses so lernen erstmal umdenken muss

0

Ich weiß nicht genau, was du mit Aufweitung und Verengung meinst, aber die Konvexität beschreibt das Krümmungsverhalten.

Woher ich das weiß:Hobby – Mathematik (u. Physik)