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Marina
Schüler | Niedersachsen
12.03.2008 um 23:34 Uhr
Hat irgendjemand eine Ahnung von Taylornäherungen und den Schritten? Denn durch meine Notizen werde ich nicht schlau.
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#507
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devian
Administrator | Nordrhein-Westfalen
13.03.2008 um 00:45 Uhr
Jo ich kann dir helfen. Taylornäherung ist das Verfahren welches man benutzt, wenn man eine gebrochenrationale Funktion um die Stelle x herrum beschreiben möchte.
Dabei wird denke ich meistens Vorgegeben sein, welche Ordnung deine rationale Funktion haben wird.
Ebenfalls wird natürlich dein X-Wert gegeben sein.
Dabei hängt es von der Ordnung deiner späteren Funktion ab, wieviel Bedingungen du brauchst um die Funktion zu erstellen.
Bei einer Funktion 2ter Ordnung also T(x)=ax²+bx+c
brauchst du drei Bedingungen. Diese ziehst du dir aus deiner vorgegebenen gebrochen rationalen Funktion f(x) indem du einfach die Ableitungen bestimmst. Hast du f(x), f'(x) und f''(x), so setzt du nun das x ein. Du erhälst drei Y-Werte.
Deine drei Bedingungen lauten (ins Lineare Gleichungs System LGS eingefügt):

Ich rechne nun mal mit Beispiel werten, damit der nächste Schritt verständlich wird:


Du kannst diesen Schritt, wenn du deine Bedingungen hast, auch im GTR mit der Matrix machen. Ich glauben 2nd - Math - Matrix
dabei achtest du auf deine Dimension!
Die Matrix muss hier glaube ich 3x4 haben (3 Zeilen und 4 Spalten).
Die füllst du dann aus:


In der ersten Spalte sind jeweils die Summe deiner a's
eingetragen, in der Zweiten die der b's und in der dritten die c's. In der vierten ist dein jeweiliger y-Wert eingetragen. In die Zeilen gibst du jeweils immer das ein, was eine Funktion aus deinen Bedingungen hergiebt.



Die 1 in den ersten drei Spalten makiert jeweils für welche Variable der Wert in Spalte vier gilt.
Hast du mehrere einsen in den ersten Spalten oder eine ander Zahl ist deine Matrix falsch. Dh. entweder Tippfehler und die Ordnung deiner rationalen Funktion stimmt nicht.

PS: natürlich gibt es noch kompliziertere Funktionen, wo du es nicht so leicht, wenn du es per Hand machst, ersehen kannst, welchen Wert deine Variablen haben. Falls du damit Probleme hast schreib es einfach, dann mach ich noch ein anderes Beispiel.
__________________

devian (Julius)
5
#509
 
Marina
Schüler | Niedersachsen
13.03.2008 um 11:45 Uhr
x=0
f(0)=2
f'(0)=-2
f''(0)=-4

Daraus ergibt sich logischerweiße folgendes:
f(0)=2 <=> T(0)= a0²+b0+c =2 <=> c=2
f'(0)=-2 <=> T(0)= 2a0+b=-2 <=> b=-2
f''(0)=-4 <=> T(0)= 2a=-4 <=> a=-2

Damit lautet deine Funktion:
T(x) = -2x²-2x+2



Diesen Teil versteh ich nicht, dass x vorgegeben ist, weiß ich, aber wie kommst du auf die 2? Ich versteh das mit dem wo eigentlich steht logischerweise nicht.
Hast du die Werte nun einfach ausgedacht, sind die in der Aufgabe immer vorgegeben also ich meine nun f(0)=2 usw. Weil wenn man sieht

T(0)=-4 <=> T(0)= 2a=-4
Wie komsmt du auf die -4? Einfach ausgedacht oder berechnet man die irgendwo?







Wir haben beispielsweise einmal eine Aufgabe gerechnet, die ich nicht verstehe.

lokale Näherung einer gebrochenen rationalen Funktion durch eine ganzrationale Funktion.

Sei f(x)= 1/(x-2)

Bestimme eine ganzrationale Näherung in der Umgebung von x0=1 2. Ordnung

also
n(x)=ax²+bx+c
n'(x)=2ax+b
n''(x)=2a

Dann haben wir von der obrigen Funktion die Ableitungen gebildet

f'(x)=-1/(x-2)²
f''(x)=(2x-4)/(x²-4x+4)²

Und jetzt kommt der Teil den ich nicht verstehe!

2. Bestimme die Funktionswerte

f(x0)= f(1)=1/(1-2)=-1 ist noch verständlich
f(x0)= f'(1)=-1/81-2)²=-1 auch verständlich
f(x0)= f''(1)=2/(1-2)³=-2 auch verständlich

Jetzt kommts!
Übersetze die Eigenschaften von n(x) bei x=1

n(x0)=a*1²+b*1+c=-1 warum kommt hier eine -1 hin?
n'(x0)=2*a*1²+b=-1 Und warum hier? von dort oben?
n''(x0)=2*a=-1 Warum steht hier -1 und nicht -2? Wenn da eine -2 wäre, könnt ich das nachvollziehen!

Und wie geht es dann weiter?
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#519
 
devian
Administrator | Nordrhein-Westfalen
13.03.2008 um 14:33 Uhr
Zitat:
Diesen Teil versteh ich nicht, dass x vorgegeben ist, weiß ich, aber wie kommst du auf die 2? Ich versteh das mit dem wo eigentlich steht logischerweise nicht.

Nein die habe ich aus einer Aufgabe entnommen. Ích habe die gebrochen rationale Funktion f(x) und die rationale funktion T(x). Bei dem Wert X sollen die Funktionen den gleichen Y-Wert haben. Daher setzte ich mein x in f(x) ein erhalte einen Y-Wert der dann auch für T(x) gelten soll.
Das gleiche gilt dann auch für die Ableitungen.

Zitat:
T(0)=-4 <=> T(0)= 2a=-4
Wie komsmt du auf die -4? Einfach ausgedacht oder berechnet man die irgendwo?


Wie eben gesagt, habe ich -4 aus der Funktion f''(x) erhalten. Dort war im Prinzip f''(0)=-4
dieses -4 gilt nun auch für T''(x), daher T''(0)=-4
Oh da sehe ich gerade ich habe die T's nicht mit dem Ableitungsstrich versehen. So sollte es aussehen:

f(0)=2 <=> T' (0)= a0²+b0+c =2 <=> c=2
f'(0)=-2 <=> T'(0)= 2a0+b=-2 <=> b=-2
f''(0)=-4 <=> T' '(0)= 2a=-4 <=> a=-2

Zitat:
n(x0)=a*1²+b*1+c=-1 warum kommt hier eine -1 hin?
n'(x0)=2*a*1²+b=-1 Und warum hier? von dort oben?
n''(x0)=2*a=-1 Warum steht hier -1 und nicht -2? Wenn da eine -2 wäre, könnt ich das nachvollziehen!

Ich denke dass ist ein Tippfehler ^^
Die Taylornäherung besteht ja aus dem Verfahren, dass man die Y-Werte an der Stelle X einer gebrochen rationalen Funktion und deren Ableitungen auf eine rationale Funktion überträgt.
Daher bleiben die Y-Werte am Punkt X identisch.
Also:

f(x)=T(x)
f'(x)=T'(x)
f''(x)=T''(x)
usw...

Ah und übrigens
die Ableitungen von f(x) sind falsch, obwohl sie unten wieder richtig sind:
Zitat:

Dann haben wir von der obrigen Funktion die Ableitungen gebildet

f'(x)=-1/(x-2)²
f''(x)=(2x-4)/(x²-4x+4)² hier ist sie falsch, muss f''(x)=2/(x-2)³ heißen

Und jetzt kommt der Teil den ich nicht verstehe!

2. Bestimme die Funktionswerte

f(x0)= f(1)=1/(1-2)=-1 ist noch verständlich
f' (x0)= f'(1)=-1/81-2)²=-1 auch verständlich
f'' (x0)= f''(1)=2/(1-2)³ =-2 auch verständlich hier ist sie richtig

__________________

devian (Julius)
2
#521
 
Marina
Schüler | Niedersachsen
13.03.2008 um 15:34 Uhr
Aaah super, dann hab ich das verstanden!
Danke , vielen lieben Dank! smile
Falls ich doch noch Probleme habe, frag ich nach. ^^
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#524
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