diff --git a/Notes/Semester 2/AN2 - Analysis 2/Zusammenfassung SEP.md b/Notes/Semester 2/AN2 - Analysis 2/Zusammenfassung SEP.md index 9a63cd1..39efec9 100644 --- a/Notes/Semester 2/AN2 - Analysis 2/Zusammenfassung SEP.md +++ b/Notes/Semester 2/AN2 - Analysis 2/Zusammenfassung SEP.md @@ -580,6 +580,66 @@ $$x_S = \frac{\pi}{V} \cdot \int_a^b{x \cdot f^2(x)}dx$$ $$y_S = 0$$ $$z_S = 0$$ +## Taylor-Reihen +### Herleitung +#### Polynom durch Stützpunkte Legen +Um ein Polynom auf $n$ Stützpunkte zu legen, muss das Polynom vom Grad $n - 1$ sein. + +Mit Hilfe eines Gleichungssystems lässt sich bestimmen, durch welche bestimmte Stützpunkte durchquert. + +##### Beispiel +Der Vorgang wird anhand der Gleichung $f(x) = e^{2x}$ aufgezeigt. + +**1. Stützpunkte Identifizieren:** + +Der Graph $f(x) = e^{2x}$ läuft unter anderem durch die folgenden Stellen: + - $(0, 1)$ + - $(1, e^2)$ + - $(2, e^4)$ + +**2. Gleichungssystem aufstellen:** + +Für 3 Stützpunkte benötigt das Polynom, wie erwähnt, einen Grad von $3$. + +Ein Polynom 3. Grades hat den folgenden Aufbau: + +$$p(x) = a + bx + cx^2$$ + +Daraus lässt sich anhand der Stützpunkte folgendes Gleichungssystem aufstellen: + +$$\begin{align*} + 1 &= a + 0b + 0c \\ + e^2 &= a + b + c \\ + e^4 &= a + 2b + 4c \\ +\end{align*}$$ + +Das Lösen dieses Gleichungssystems ergibt folgendes: + +$$\begin{align*} + a &= 1 \\ + b &= e^2 - 1 - c = -14.02 \\ + c &= \frac{e^4 + 1}{2} - e^2 = 20.41 +\end{align*}$$ + +Die ergebende Polynomfunktion ist: + +$$p(x) = 1 - 14.02x + 20.41x^2$$ + +#### Lokale Approximation +Ziel der lokalen Approximation ist es, eine Annäherung an eine Funktion zu finden, die an einem bestimmten Punkt $x_0$ besonders genau am Funktionswert $f(x_0)$ liegt. + +Dies ist möglich mit der folgenden Formel: + +##### Taylor-Polynom +Für eine Approximation mit einem _Taylor-Polynom_ vom Grad $n$ der Funktion $f(x)$ an der Stelle $x_0$ kann folgende Formel verwendet werden: + +$$p(x) = \sum_{k = 0}^{n}{\frac{f^{(k)}(x_0)}{k!} \cdot (x - x_0)^k}$$ + +##### Taylor-Reihe +Unter _Taylor-Reihe_ versteht man ein unendliches Taylor-Polynom: + +$$t_f(x) = \sum_{k = 0}^\infin{\frac{f^{(k)}(x_0)}{k!} \cdot (x - x_0)^k}$$ + https://tu-freiberg.de/sites/default/files/media/fakultaet-fuer-mathematik-und-informatik-fakultaet-1-9277/lorz/grundintegrale.pdf [^Derivation]: [Ableitungen][Derivation]