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Potenzreihenentwicklung: Hilfe bei der Vorgehensweise
Status: (Frage) beantwortet Status 
Datum: 10:08 So 16.05.2010
Autor: SnafuBernd

Aufgabe
Bestimme die Potenzreihenentwicklung um [mm] x_0 [/mm] = 0 und geben Sie den Konvergenzradius an:
a) f(x) = [mm] 2^{2x^2} [/mm]
b) g(x) = [mm] \frac{e^x + e^{-x}}{2} [/mm]
c) h(x) = [mm] \frac{x^2 + 1}{3+ 2x^2} [/mm]

Hi,

mein Problem ist, dass ich überhaupt nicht weiß, was man hier machen soll. Was ist eine Potenzreihenentwicklung?Ist das einfach die Summendarstellung der Funktion? Man hätte uns das gezeigt in der Vorlesung, aber das es im Saal zu laut was, hat er das ausgelassen, deswegen bin ich hier grad sehr aufgeschmissen.

Snafu

        
Bezug
Potenzreihenentwicklung: Antwort
Status: (Antwort) fertig Status 
Datum: 10:16 So 16.05.2010
Autor: abakus


> Bestimme die Potenzreihenentwicklung um [mm]x_0[/mm] = 0 und geben
> Sie den Konvergenzradius an:
>  a) f(x) = [mm]2^{2x^2}[/mm]
> b) g(x) = [mm]\frac{e^x + e^{-x}}{2}[/mm]
>  c) h(x) = [mm]\frac{x^2 + 1}{3+ 2x^2}[/mm]
>  
> Hi,
>  
> mein Problem ist, dass ich überhaupt nicht weiß, was man
> hier machen soll. Was ist eine Potenzreihenentwicklung?Ist
> das einfach die Summendarstellung der Funktion? Man hätte
> uns das gezeigt in der Vorlesung, aber das es im Saal zu
> laut was, hat er das ausgelassen, deswegen bin ich hier
> grad sehr aufgeschmissen.

Hallo,
es geht um die Taylorreihe. Bei Google oder Wikipedia findest du ausreichend Erklärung dazu.
Gruß Abakus

>  
> Snafu


Bezug
                
Bezug
Potenzreihenentwicklung: Frage (beantwortet)
Status: (Frage) beantwortet Status 
Datum: 10:43 So 16.05.2010
Autor: SnafuBernd

Hi,

heißt das ich stelle einfach die ersten Terme von :
f(x) = [mm] \sum_{j=0}^\infty \frac{f^{(j)} (0)}{j!} x^j [/mm]
auf?
Oder muss da am Ende ein Summenformel raus kommen?

Snafu

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Potenzreihenentwicklung: Antwort
Status: (Antwort) fertig Status 
Datum: 11:10 So 16.05.2010
Autor: dormant

Hi!

Es muss eine Summenformel da stehen. D.h. du musst eine Formel für die i-te Ableitung an der Stelle Null finden. Dafür kannst du zum Beispiel die ersten paar Ableitungen in Null ausrechnen und schauen wie sich diese in Abhängigkeit von i schreiben lassen.

Grüße,
dormant

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Potenzreihenentwicklung: Frage (beantwortet)
Status: (Frage) beantwortet Status 
Datum: 14:47 So 16.05.2010
Autor: SnafuBernd

Hey,

d.h. ich reche aus was f(0), [mm] f^1(0),f^2(0), f^3(0) [/mm] ist und gucke ob ich da ein Zusammenhang sehe?(Potenzen sollen die Ableitungen sein)

Neben bei: was ist denn [mm] 2^{2x^2} [/mm] abgeleitet, da muss doch die Kettenregel angewand werden, oder? Also inner mal äußer Ableitung? ist die Äußere [mm] 2x^2*2^{2x^2-1} [/mm] ?

Snafu

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Bezug
Potenzreihenentwicklung: erst umformen
Status: (Antwort) fertig Status 
Datum: 14:55 So 16.05.2010
Autor: Loddar

Hallo SnafuBernd!


> d.h. ich reche aus was f(0), [mm]f^1(0),f^2(0), f^3(0)[/mm] ist und
> gucke ob ich da ein Zusammenhang sehe?(Potenzen sollen die
> Ableitungen sein)

[ok]

  

> Neben bei: was ist denn [mm]2^{2x^2}[/mm] abgeleitet, da muss doch
> die Kettenregel angewand werden, oder? Also inner mal
> äußer Ableitung? ist die Äußere [mm]2x^2*2^{2x^2-1}[/mm] ?

Forme hier zunächst um zu:
[mm] $$2^{2x^2} [/mm] \ = \ [mm] e^{2x^2*\ln(2)}$$ [/mm]
Nun kannst Du mittels MBKettenregel ableiten.


Gruß
Loddar


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Potenzreihenentwicklung: Frage (beantwortet)
Status: (Frage) beantwortet Status 
Datum: 15:42 So 16.05.2010
Autor: SnafuBernd

Hey,

hab jetzt zwei mal abgeleitet:
[mm] f^1(x) [/mm] = [mm] e^{2x^2 ln(2)} [/mm] 4x ln(2)
[mm] f^2(x) [/mm] = [mm] e^{2x^2 ln(2)} (16x^2 (ln(2)^2 [/mm] + 4 ln(2))
f(0) = 1
[mm] f^1(0) [/mm] = 0
[mm] f^2(0)= [/mm] 4ln(2) ....ok , und nun... ich steh hier echt aufm Schlauch :)
wie oft soll man denn ableiten bist sich ein Muster ergibt? Bzw. ist das überhaupt richtig abgeleitet?

Snafu

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Bezug
Potenzreihenentwicklung: Antwort
Status: (Antwort) fertig Status 
Datum: 16:52 So 16.05.2010
Autor: schachuzipus

Hallo Snafu,

> Hey,
>  
> hab jetzt zwei mal abgeleitet:
>  [mm]f^1(x)[/mm] = [mm]e^{2x^2 ln(2)}[/mm] 4x ln(2) [ok]

[mm] $=2^{2(x^2+1)}\cdot{}\ln(2)$ [/mm]

>  [mm]f^2(x)[/mm] = [mm]e^{2x^2 ln(2)} (16x^2 (ln(2)^2[/mm] + 4 ln(2)) [ok]
>  f(0) = 1 [ok]
>  [mm]f^1(0)[/mm] = 0 [ok]
>  [mm]f^2(0)=[/mm] 4ln(2) [ok]....ok , und nun... ich steh hier echt aufm
> Schlauch :)
>  wie oft soll man denn ableiten bist sich ein Muster
> ergibt? Bzw. ist das überhaupt richtig abgeleitet?

Ja, das stimmt bisher.

Lass es dir am besten von einem Programm noch 4-5mal ableiten.

Das Schema, das ich erhalte, scheint mir etwas umständlich aufzuschreiben:

Für k ungerade ist die k-te Ableitung von f an der Stelle [mm] $x_0=0$ [/mm] stets 0, für k gerade:

$k=0: \ [mm] f(0)=1=2^0\cdot{}(\ln(2))^0$ [/mm]

$k=2: \ [mm] f^{(2)}(0)=4\cdot{}\ln(2)=1\cdot{}2^2\cdot{}(\ln(2))^1$ [/mm]

$k=4: \ [mm] f^{(4})(0)=48\cdot{}(\ln(2))^2=1\cdot{}3\cdot{}2^4\cdot{}(\ln(2))^2$ [/mm]

$k=6: \ [mm] f^{(6)}(0)=960\cdot{}(\ln(2))^3=1\cdot{}3\cdot{}5\cdot{}2^6\cdot{}(\ln(2))^3$ [/mm]

$k=8: \ [mm] f^{(8)}(0)=26880(\ln(2))^4=1\cdot{}3\cdot{}5\cdot{}7\cdot{}2^8\cdot{}(\ln(2))^4$ [/mm]

Also schon ein Schema zu erkennen, das ich aber gerade nicht in der Lage bin, in eine geschlossene Form zu bringen und das - wenn es steht - noch (per Induktion) bewiesen werden sollte ...

Aber vllt. hilft dir das schon weiter ...

>  
> Snafu

Gruß

schachuzipus

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