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Für $x = x_0$: klar.
Sei $x \neq x_0$. Betrachte $R = R(x, x_0)$ definiert durch
$f(x) = T_N(f, x, x_0) + \frac{(x-x_0)^{n+1}}{(n+1)!}\cdot R$.
$f(x) = T_n(f, x, x_0) + \frac{(x-x_0)^{n+1}}{(n+1)!}\cdot R$.
Für $y \in D$ definiere
\[
\varphi(y) := f(x) - \sum_{k=0}^{n} \frac{f^{(k)}(y)}{k!}(x-y)^{k} - \frac{(x-y)^{n+1}}{(n+1)!}R
.\]
Dann folgt $\varphi(x_0) = 0 = \varphi(x)$, $\varphi \in C^{1}$.\\
$\stackrel{\text{Satz von Rolle}}{\implies}$ $\exists \xi$ zwischen $x$ und $x_0$ mit $\varphi'(\xi) = 0$.
$\stackrel{\text{Satz von Rolle}}{\implies} \qquad$
$\exists \xi$ zwischen $x$ und $x_0$ mit $\varphi'(\xi) = 0$.
\begin{align*}
0 = \varphi'(\xi) &= - \sum_{k=0}^{n} \frac{f^{(k+1)}(\xi)}{k!} (x-\xi)^{k}
- \sum_{k=0}^{n} \frac{f^{(k)}(\xi)}{k!}k(x-\xi)^{k-1}(-1)
- \frac{(n+1)(x-\xi)^{n}}{(n+1)!} R \\
+ \frac{(n+1)(x-\xi)^{n}}{(n+1)!} R \\
&\stackrel{\mathclap{\text{Teleskop}}}{=} \quad - \frac{f^{n+1}(\xi)}{n!}(x-\xi)^{n} + \frac{(x-\xi)^{n}}{n!} R \\
&= \frac{(x-\xi)^{n}}{n!} \left( - f^{(n+1)}(\xi) + R \right)
.\end{align*} $\implies R = f^{(n+1)}(\xi)$, $\xi$ zwischen $x$ und $x_0$.
@@ -59,7 +60,7 @@
\begin{proof}
\[
|f(x) - T_n(f, x, x_0)| \le \frac{\left| f^{(n+1)}(\xi)\right|}{(n+1)!}|x-x_0|^{n+1}
\le \frac{M}{(n+1)!(b-a)^{n+1}}
\le \frac{M}{(n+1)!}(b-a)^{n+1}
.\] $\implies \forall \epsilon > 0$ $\exists n_{\epsilon}$, s.d. $\frac{M}{(n+1)!}(b-a)^{n+1} < \epsilon$
\end{proof}
@@ -78,7 +79,7 @@
Sei $f \in C^{n}(D, \R)$, $D = (a,b)$ und
für $x_0 \in (a,b)$ gelte
\[
f'(x_0) = f''(x_0) = \ldots = f^{(n-1)}(x_0) \quad \text{und} \quad f^{(n)}(x_0) \neq 0
f'(x_0) = f''(x_0) = \ldots = f^{(n-1)}(x_0) = 0 \quad \text{und} \quad f^{(n)}(x_0) \neq 0
.\] Dann gilt
\begin{enumerate}
\item Ist $n$ gerade und $f^{(n)}(x_0) < 0$ bzw. $f^{(n)}(x_0) > 0$, dann ist
@@ -88,7 +89,7 @@
\end{enumerate}
\end{korrolar}
\begin{figure}
\begin{figure}[h!]
\centering
\begin{subfigure}{.4\textwidth}
\caption{$f(x) = x^3$}
@@ -129,7 +130,7 @@
\end{figure}
\begin{proof}
Taylor Satz $\implies$ $f(x) = f(x_0) + \frac{f^{(n)}(\xi)}{n!} (x-x_0)^{n}$
Satz von Taylor $\implies$ $f(x) = f(x_0) + \frac{f^{(n)}(\xi)}{n!} (x-x_0)^{n}$
$f^{(n)}$ stetig in $x_0$, $f^{(n)} \neq 0$ in $x_0$ \\
$\implies \exists \delta > 0$, s.d. $f^{(n)}(x) \neq 0$ für
$x \in \; ]x_0 - \delta , x_0 + \delta [$ und hat das gleiche
@@ -139,9 +140,8 @@
$x \neq x_0$.
\[
f(x) = f(x_0) + \frac{f^{(n)}(\xi)}{n!}\underbrace{(x-x_0)^n}_{> 0}
.\] $\implies$ $f(x) > f(x_0)$, falls $f^{(n)}(\xi) > 0$, dann
$f^{(n)}(x_0) > 0$.
$f(x) < f(x_0)$, falls $f^{(n)}(x_0) < 0$.
.\] $\implies$ Wegen $f^{(n)}(x_0) = f^{(n)}(\xi)$ folgt $f(x) > f(x_0)$, falls $f^{(n)}(x_0) > 0$
und $f(x) < f(x_0)$, falls $f^{(n)}(x_0) < 0$.
\item $n$ ungerade, wechselt $(x-x_0)^{n}$ das Vorzeichen.
\end{enumerate}
\end{proof}