Analysis 1, Taylorpolynom und Restgliedabschätzung

Aufrufe: 634     Aktiv: 03.04.2020 um 18:54

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Guten Tag,

ich studiere Mathematik auf Lehramt und habe ziemliche Probleme bei der folgenden Aufgabe: 

Da eventuell nicht gut lesbar: Funktion: f(x) = log(x) = ln(x), n-tes Taylorpolynom, Entwicklungstelle 1

Ich würde mich sehr freuen, wenn mir einer weiterhelfen könnte. 

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Hey,

die allgemeine Definition für das Taylorpolynom an der Entwicklungsstelle \( a \) ist:

\( T(x,a) = \sum_{k=0}^n  \frac{f^{(k)}(x)}{k!}\cdot (x-a)^k \)

Dabei bezeichnet \( f^{(k)}(x) \) die k-te Ableitung der Funktion. Nun benötigst du also die Ableitungen der Logarithmusfunktion. Dein Entwicklungspunkt ist a = 1. Das 0-te Summenglied, also die 0-te Ableitung sprich den Funktionswert des Logarithmus können wir vernachlässigen, da der Logarithmus von 1 den Wert 0 hat. Somit müssen wir die Summe erst ab k = 1 betrachten. Dann gilt für das Taylorpolynom vom Grad n für den natürlichen Logarithmus:

\( T(x,1) = \sum_{k=1}^n \frac{(-1)^{k+1}}{k}\cdot (x-1)^k \)

Das kannst du ja anhand der einzelnen Ableitungen des Logarithmus mal nachrechnen und überprüfen.

 

Für die Abschätzung des Fehlerterms kann man dann das Konvergenzverhalten der Reihe betrachten. Stichworte hierfür wären Konvergenzradius, Quotientenkriterium, etc.

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M.Sc., Punkte: 6.68K

 

Vielen Dank für deine Antwort :)   ─   misterwonderman 03.04.2020 um 15:29

Ich hätte noch eine Frage dazu. Und zwar wenn ich zum Beispiel das Quotientenkriterium anwenden soll muss ich dann nur 1/k als ak wählen oder (x-1)^k / k ?   ─   misterwonderman 03.04.2020 um 16:02

Letzteres, da du ja den Quotienten aus 2 aufeinander folgenden Folgenelementen berechnest.   ─   el_stefano 03.04.2020 um 16:04

Wirklich vielen lieben Dank!!! Schönen Freitag noch!   ─   misterwonderman 03.04.2020 um 16:05

Danke, wünsche ich dir ebenso!   ─   el_stefano 03.04.2020 um 16:08

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Für die Fehlerabschätzung brauchst du eine der Formeln für das Restglied, zum Beispiel die Integraldarstellung des Restglieds:

\[ f(x) =  T_n f(x; a) + R_n f(x; a)\\
= \sum_{k=0}^n {f^{(k)}(a) \over k!}(x-a)^k +\int\limits_a^x \frac{(x-t)^n}{n!} f^{(n+1)}(t) \, \mathrm{d}t\]

(geklaut aus Wikipedia). Der Konvergenzradius hat nicht viel mit der Fehlerabschätzung zu tun.

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