diff --git a/sose2020/ana/lectures b/sose2020/ana/lectures index 788ce16..3ad08e7 160000 --- a/sose2020/ana/lectures +++ b/sose2020/ana/lectures @@ -1 +1 @@ -Subproject commit 788ce16c658801cd6c38c6ef29163cfde7e49ace +Subproject commit 3ad08e7437884b145c8cf14e3a5140269cf71bfd diff --git a/sose2020/num/uebungen/num2.pdf b/sose2020/num/uebungen/num2.pdf index 181631e..14fa2b8 100644 Binary files a/sose2020/num/uebungen/num2.pdf and b/sose2020/num/uebungen/num2.pdf differ diff --git a/sose2020/num/uebungen/num2.tex b/sose2020/num/uebungen/num2.tex index 0bcf2ec..cdefb2b 100644 --- a/sose2020/num/uebungen/num2.tex +++ b/sose2020/num/uebungen/num2.tex @@ -48,19 +48,45 @@ \intertext{Es ist $2ph + 1 \le 2p + 1$ für $h \le 1$. Also folgt mit $c = 2p + 1$} f(h) &= \mathcal{O}(h^2) .\end{align*} + Es ist außerdem + \[ + \frac{h^2(2ph+1)}{h^{3}} = \frac{2ph^{3} + h^2}{h^{3}} = 2p + \frac{1}{h} + \xrightarrow{h \searrow 0} \infty + ,\] also ist $f(h) \neq \mathcal{O}(h^{3})$. \item Es gilt für $0 < h \le \frac{1}{e}\colon |\ln(h)| \ge 1$. Also folgt \[ |f(h)| = \left|-\frac{h^2}{\ln(h)}\right| \le h^2 \implies f(h) = \mathcal{O}(h^2) - .\] - \item Es gilt + .\] Es ist außerdem mit de l'Hospital + \begin{align*} + \lim_{h \to 0} \left| \frac{h^2}{\ln(h)h^{3}} \right| + = \lim_{h \to 0} \left| \frac{\frac{1}{h}}{\ln(h)} \right| \qquad + \stackrel{\text{de l'Hospital}}{=} + \qquad\lim_{h \to 0} \left| \frac{\frac{1}{h^2}}{\frac{1}{h}} \right| = \infty + ,\end{align*} also ist $f(h) \neq \mathcal{O}(h^{3})$. + \item Es folgt mit Additionstheoremen + \begin{align*} + f(h) = \frac{\sin(x+h) - 2\sin(x) + \sin(x-h)}{h^2 + \sin(x)} + = \frac{2 \sin(x) (\cos(h) - 1)}{h^2} + \sin(x) + .\end{align*} + Damit folgt $f(h) = \mathcal{O}(h^2)$, denn mit de l'Hospital ist \begin{align*} - \lim_{h \to 0} |f(h)| &= \lim_{h \to 0} \left| \frac{\sin(x + h) - 2 \sin(x) + \sin(x-h)}{h^2} + \sin(x) \right| \\ - &\stackrel{\text{de l'Hospital}}{=} - \qquad \lim_{h \to 0} \left| \frac{\cos(x+h) - \cos(x - h)}{2h}\right| = \infty + \lim_{h \to 0} \left| \frac{f(h)}{h^2} \right| + &= \lim_{h \to 0} \left| \frac{2 \sin(x) (\cos h - 1) + h^2 \sin(x)}{h^4} \right| \\ + &= \lim_{h \to 0} \left| \frac{- 2 \sin(x) \sin(h) + 2h \sin(x)}{4h^{3}} \right| \\ + &= \lim_{h \to 0} \left| \frac{-2 \sin(x) \cos(h) + 2 \sin(x)}{12h^{2}} \right| \\ + &= \lim_{h \to 0} \left| \frac{2 \sin(x) \sin(h)}{24h} \right| \\ + &= \lim_{h \to 0} \left| \frac{2 \sin(x) \cos(h)}{24} \right| \\ + &= \left|\frac{\sin(x)}{12} \right| < \infty + \intertext{Es gilt außerdem $f(h) \neq \mathcal{O}(h^{3})$, denn wiederum mit de l'Hospital ist} + \lim_{h \to 0} \left| \frac{f(h)}{h^{3}} \right| + &= \lim_{h \to 0} \left| \frac{2 \sin(x) (\cos h - 1) + h^2 \sin(x)}{h^5} \right| \\ + &= \lim_{h \to 0} \left| \frac{- 2 \sin(x) \sin(h) + 2h \sin(x)}{5h^{4}} \right| \\ + &= \lim_{h \to 0} \left| \frac{-2 \sin(x) \cos(h) + 2 \sin(x)}{20h^{3}} \right| \\ + &= \lim_{h \to 0} \left| \frac{2 \sin(x) \sin(h)}{60h^2} \right| \\ + &= \lim_{h \to 0} \left| \frac{2 \sin(x) \cos(h)}{120h} \right| \\ + &= \infty .\end{align*} - Sei nun $m \in \N$ beliebig. Dann gilt stets $h^{m} \xrightarrow{h \to 0} 0$. Also - existiert kein $m \in \N$ mit $f(h) = \mathcal{O}(h^{m})$. \end{itemize} \begin{figure}[h!] \begin{tikzpicture} @@ -93,13 +119,23 @@ .\end{align*} Aus der Lösungsformel folgt zudem $F(p) \in \R^{2} \iff |p| \ge 1 $ - Das alternativ parametrisierte Problem führt auf die Lösungsformel + Das alternativ parametrisierte Problem führt auf die Lösungen + $x_1 = t$ und $x_2 = \frac{1}{t}$, denn + \begin{align*} + t^2 - \frac{t^2 + 1}{t} t + 1 &= t^2 - t^2 - 1 + 1 = 0 \\ + \frac{1}{t^2} - \frac{t^2 + 1}{t} \frac{1}{t} + 1 &= \frac{1}{t^2} - 1 - \frac{1}{t^2} + 1 = 0 + .\end{align*} + Damit folgt \begin{align*} - x_{1 / 2} &= \pm \sqrt{\frac{(t^2 + 1)^2}{4t^2} - 1} + \frac{t^2 + 1}{2t} + \frac{\partial F_{1}}{\partial t} &= 1 \\ + \frac{\partial F_2}{\partial t} &= - \frac{1}{t^2} + \intertext{Damit folgt} + k_{11} &= 1 \frac{t}{t} = 1 \\ + k_{21} &= -\frac{1}{t^2} \frac{t}{\frac{1}{t}} = - \frac{t^2}{t^2} = - 1 .\end{align*} - Hier wird analog der Verstärkungsfaktor berechnet. Im ersten Fall wird das Problem - schlecht konditioniert, wenn $|p| < 1$ wird, allerdings hat dann die Gleichung keine - reellen Lösungen mehr. + Im ersten Fall wird das Problem schlecht konditioniert, wenn $|p| < 1$ wird, + allerdings hat dann die Gleichung keine + reellen Lösungen mehr. Im zweiten Fall, ist das Problem immer gut konditioniert. \end{aufgabe} \begin{aufgabe}