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Forum "Folgen und Reihen" - Ausdruck für Partialsumme sn
Ausdruck für Partialsumme sn < Folgen und Reihen < eindimensional < reell < Analysis < Hochschule < Mathe < Vorhilfe
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Ausdruck für Partialsumme sn: Aufgabe1
Status: (Frage) beantwortet Status 
Datum: 19:13 So 28.10.2007
Autor: FHTuning

Aufgabe
Gegeben sei die Folge <an> = 8, -4, 2, -1, 1/2, -1/4, ... . Ermitteln Sie das Bildungsgesetz der
Folge (explizit und rekursiv). Wie lautet das 13. Glied der Folge, der Ausdruck für die Partialsumme
[mm] s_{n} [/mm] und welchen Wert hat [mm] s_{13}? [/mm] Welchem Grenzwert strebt die Folge der Partialsummen
zu, d.h. wie groß ist [mm] s_{n} [/mm] für [mm] n\to \infty [/mm] ?

Hallo,

[mm] a_{n} [/mm] = 8 [mm] \* [/mm] (- [mm] \bruch{1}{2})^{n-1} [/mm]

[mm] a_{13} [/mm] = [mm] \bruch{1}{512} [/mm]

[mm] s_{13} [/mm] = 5,33398

[mm] s_{\infty} [/mm] = [mm] 5,\overline{33} [/mm]

Nun zu meinen Fragen,

die explizite Bildungsvorschrift hab ich dort oben bereits angegeben, wie komme ich zu der rekursiven?

Handelt es sich hierbei um:

[mm] a_{n+1} [/mm] = ( - [mm] \bruch{1}{2}) \* [/mm] 8 [mm] \* [/mm] (- [mm] \bruch{1}{2})^{n-1}, [/mm]
also [mm] a_{n+1} [/mm] = ( - [mm] \bruch{1}{2}) \* a_{n} [/mm] ???

Nun zu meinem größten Problem, wie ist es mir möglich [mm] s_{n} [/mm] zu bestimmen?
Ich weiß, das man die [mm] s_{n} [/mm] Gleichung durch einsetzen der [mm] a_{n} [/mm] Gleichung zu [mm] s_{n} \* [/mm] (q - 1) = [mm] a_{n} \* [/mm] q - [mm] a_{1} [/mm] umformen kann. Allerdings wäre es lieb, wenn mir jemand diese Umformerei nocheinmal erläutern könnte. Komme ich dadurch zu einem Ergebnis?? Dann hätte ich aber durch einsetzen von [mm] a_{n} [/mm] wieder ein n in der Gleichung und da n = unendlich wird, weiß ich nicht, was ich dafür einsetzen soll! Ich hoffe ihr konntet mir folgen....

        
Bezug
Ausdruck für Partialsumme sn: Herleitung Formel
Status: (Antwort) fertig Status 
Datum: 20:07 So 28.10.2007
Autor: Loddar

Hallo FHTuning!



> [mm]a_{n}[/mm] = 8 [mm]\*[/mm] (- [mm]\bruch{1}{2})^{n-1}[/mm]

[ok]

  

> [mm]a_{13}[/mm] = [mm]\bruch{1}{512}[/mm]

[ok]

  

> [mm]s_{13}[/mm] = 5,33398

[ok]

  

> [mm]s_{\infty}[/mm] = [mm]5,\overline{33}[/mm]

[ok]

  

> Handelt es sich hierbei um:
>  
> [mm]a_{n+1}[/mm] = ( - [mm]\bruch{1}{2}) \*[/mm] 8 [mm]\*[/mm] (- [mm]\bruch{1}{2})^{n-1},[/mm]
>  also [mm]a_{n+1}[/mm] = ( - [mm]\bruch{1}{2}) \* a_{n}[/mm] ???

[ok]

  

> Nun zu meinem größten Problem, wie ist es mir möglich [mm]s_{n}[/mm]
> zu bestimmen?

Die allgemeine Summenformel bei geometrischen Reihen lautet:

[mm] $$s_n [/mm] \ = \ [mm] a_1+a_1*q+a_1*q^2+...+a_1*q^{n-1} [/mm] \ = \ [mm] a_1*\bruch{q^n-1}{q-1}$$ [/mm]

Diese erhältst Du, indem Du neben der Reihe [mm] $s_n$ [/mm] auch den Term für [mm] $s_n*q$ [/mm] aufschreibst:
[mm] $$s_n [/mm] \ = \ [mm] a_1+a_1*q+a_1*q^2+...+a_1*q^{n-1}$$ [/mm]
[mm] $$s_n*q [/mm] \ = \ [mm] a_1*q+a_1*q^2+...+a_1*q^{n}$$ [/mm]
Durch Subtraktion dieser beiden Zeilen erhält man:
[mm] $$s_n-s_n*q [/mm] \ = \ [mm] \left(a_1+a_1*q+a_1*q^2+...+a_1*q^{n-1}\right)-\left(a_1*q+a_1*q^2+...+a_1*q^{n}\right)$$ [/mm]
[mm] $$s_n*(1-q) [/mm] \ = \ [mm] a_1+a_1*q+a_1*q^2+...+a_1*q^{n-1}-a_1*q-a_1*q^2-...-a_1*q^{n}$$ [/mm]
[mm] $$s_n*(1-q) [/mm] \ = \ [mm] a_1-a_1*q^{n} [/mm] \ = \ [mm] a_1*\left(1-q^n \ \right)$$ [/mm]
Division durch $(1-q)_$ liefert die gewünschte Formel.

Für $|q| \ < \ 1$ gilt ja [mm] $\limes_{n\rightarrow\infty}q^n [/mm] \ = \ 0$ und man erhält:
[mm] $$s_{\infty} [/mm] \ = \ [mm] \limes_{n\rightarrow\infty}s_n [/mm] \ = \ [mm] \limes_{n\rightarrow\infty}a_1*\bruch{q^n-1}{q-1} [/mm] \ = \ [mm] a_1*\bruch{0-1}{q-1} [/mm] \ = \ [mm] a_1*\bruch{-1}{q-1} [/mm] \ = \ [mm] a_1*\bruch{1}{1-q}$$ [/mm]

Gruß
Loddar


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