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Lexikon der Mathematik: Intervallauswertung einer Funktion

Berechnung eines Intervalls f(x) aus einem Funktionsausdruck f(x) einer stetigen Funktion f : D ⊆ ℝ → ℝ, der nur aus x, endlich vielen Konstanten, endlich vielen Operationen +, −, *, / und endlich vielen Standardfunktionen zusammengesetzt ist. Dabei wird in f(x) die Variable x durch das reelle kompakte Intervall xD ersetzt, und ebenso sämtliche Verknüpfungen und Standardfunktionen durch ihre Intervallentsprechung.

Eine Erweiterung auf mehrere Variablen oder Funktionsausdrücke, die Parameter enthalten, ist offensichtlich.

Die Intervallauswertung hängt vom Funktions-ausdruck ab. Es kann vorkommen, daß sie nicht definiert ist. So gilt für f1(x) = \(\frac{1}{x\cdot x+2}\) zwar f1([−1, 1]) = [1/3, 1], aber f1([−2, 2]) ist wegen[-2, 2] · [−2, 2] = [−4, 4] nicht definiert.

Dagegen erhält man für den Funktionsausdruck \({f}_{2}(x)=\frac{1}{{x}^{2}+2}\), der dieselbe Funktion beschreibt, nun f2([−1,1]) = [1/3, 1/2] und f2([−2,2]) =[1/6, 1/2].

Die Intervallauswertung f(x) enthält den Werte-bereich f(x)|xx} (Einschließungseigenschaftder Intervallrechnung) und erfüllt die Teilmengeneigenschaft \begin{eqnarray}\bf {y}\subseteq \text{x}\Rightarrow \text{f(y)}\subseteq \text{f(x)}\end{eqnarray} (Inklusionsmonotonie).

  • Die Autoren
- Prof. Dr. Guido Walz

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