Änderungsrate

Die Änderungsrate einer zeitabhängigen Größe G beschreibt das Ausmaß der Veränderung von G über einen bestimmten Zeitraum im Verhältnis zur Dauer dieses Zeitraums. Anschaulich gesprochen, ist sie ein Maß dafür, wie schnell sich die Größe G ändert. Durch den Bezug auf die Zeitdauer enthält die Maßeinheit im Nenner eine Zeiteinheit; im Zähler steht eine Einheit von G. Wird die Änderung auch auf die Größe selbst bezogen, spricht man von einer relativen Änderungs- oder Wachstumsrate.

Man unterscheidet zudem die mittlere Änderungsrate zwischen zwei Messungen und die momentane (auch lokale) Änderungsrate als abstrakte Größe einer Modellvorstellung.

Berechnung und Verwendung

Mittlere Änderungsrate

Die mittlere Änderungsrate ist die durchschnittliche Änderung einer zeitabhängigen Messgröße G zwischen zwei Zeitpunkten t_{1} und t_{2}, also im Zeitraum \Delta t=t_{2}-t_{1}. Berechnet wird sie als Quotient aus der Differenz der beiden Werte zu diesen Zeitpunkten \Delta G=G(t_{2})-G(t_{1}) und der Dauer \Delta t des Zeitraums: {\displaystyle {\tfrac {\Delta G}{\Delta t}}}

Im Zeit-Größen-Diagramm (Funktionsgraph, Schaubild) von G(t) ist die mittlere Änderungsrate zwischen t_{1} und t_{2} die Steigung der Sekante durch die Punkte (t_{1}|G(t_{1})) und (t_{2}|G(t_{2})) auf dem Diagramm.

Momentane Änderungsrate

Siehe auch: Differentialrechnung

Die momentane Änderungsrate ist die auf einen „Moment“ (sehr kurzen Zeitraum) bezogene Veränderung einer Messgröße G. Sie kann mathematisch als Ergebnis des Grenzprozesses

{\displaystyle {\frac {\mathrm {d} G}{\mathrm {d} t}}=\lim _{\Delta t\to 0}{\frac {\Delta G}{\Delta t}}=\lim _{\Delta t\to 0}{\frac {G(t+\Delta t)-G(t)}{\Delta t}}}

als Ableitung {\displaystyle G'(t)} ihrer Zeit-G-Funktion G(t) dargestellt werden.

Für zeitlineare Änderungen ist die momentane Änderungsrate konstant gleich der mittleren Änderungsrate.

Änderungsraten in weiterem Sinn

Werden die Begriffe im übertragenen Sinn für Größen G(q) verwendet, die von einem anderen Parameter q als der Zeit abhängen, so ist:

Ist der Parameter q eine vektorielle Größe, so wird statt des Begriffs „Rate“ auch der Begriff „Gradient“ verwendet, etwa Temperaturgradient oder Luftdruckgradient.

Beispiele

Literatur

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Basierend auf einem Artikel in: Wikipedia.de
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Datum der letzten Änderung: Jena, den: 18.04. 2021