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Grenzwertberechnung: Frage, Hilfe
Status: (Frage) beantwortet Status 
Datum: 05:58 Sa 24.10.2015
Autor: DieNase

Aufgabe
Gibt es keine. Es ist eine Verständnisfrage

Hallo,

Ich bin Informatiker und Arbeite derzeitig als Tutor im Fach Datenstrukturen und Algorithmen. Mir ist leider eine Frage untergekommen die ich so nicht beantworten konnte. Daher möchte ich sie an euch weiterleiten in der Hoffnung sie dann auch meiner Übungsgruppe präsentieren zu können :-)

Wir arbeiten derzeitig mit folgenden Notationen:
[mm] https://en.wikipedia.org/wiki/Big_O_notation [/mm]
sowie Gamma-Notation und Thetha Notation.

Dabei gibt es eine Art des ganze zu berechnen.
[mm] \limes_{n\rightarrow\infty} \bruch{f(n)}{g(n)} [/mm]

Je nachdem was herauskommt sind die Notationen gültig. Die Frage die ich nun erhalten habe ist. Darf man das immer machen. Darf man also immer dieses Kriterium ausrechnen. Ich hab vorerst gesagt ich vermute nicht. Weil wenn die Fuktionen nicht stetig sind kann ich auch den Satz von L'Hospital nicht anwenden! Daher nein. Habe aber den Zusatz gemacht das ich mich darüber erkundigen werde, weil ich mir selber nicht sicher bin.

Daher meine Frage jetzt:
- Wann darf ich diesen Grenzwert nicht bestimmen?
- Darf ich wenn ich zwei Funktionen habe auch kürzen aus diesen Zwei Funktionen? Also die Lösungen sahen so aus das nach dem L'Hospital doppelbrüche einfach aufgelöst wurden (gibt auch Beispiele in den Hilfsblättern wo das gemacht wurde). Ich bin mir da nicht sicher ob man die Funktionen verändert.
- Besonders besorgt bin ich wenn es sich um Schwingfunktionen handelt. Spielt das hier eine Rolle oder nicht?

Über antwoten würde ich mich sehr freuen :-)

mfg
Christoph

        
Bezug
Grenzwertberechnung: Antwort
Status: (Antwort) fertig Status 
Datum: 09:03 Sa 24.10.2015
Autor: fred97


> Gibt es keine. Es ist eine Verständnisfrage
>  Hallo,
>



Hallo Nase,

ich nehms vorweg. Deine Fragen sind (jedenfalls für mich) völlig unverständlich.



> Ich bin Informatiker und Arbeite derzeitig als Tutor im
> Fach Datenstrukturen und Algorithmen. Mir ist leider eine
> Frage untergekommen die ich so nicht beantworten konnte.
> Daher möchte ich sie an euch weiterleiten in der Hoffnung
> sie dann auch meiner Übungsgruppe präsentieren zu können
> :-)
>
> Wir arbeiten derzeitig mit folgenden Notationen:
> [mm]https://en.wikipedia.org/wiki/Big_O_notation[/mm]
>  sowie Gamma-Notation und Thetha Notation.
>  
> Dabei gibt es eine Art des ganze zu berechnen.



Ich kenne viele Arten. Von welcher sprichst Du ?


> [mm]\limes_{n\rightarrow\infty} \bruch{f(n)}{g(n)}[/mm]
>  
> Je nachdem was herauskommt sind die Notationen gültig.


> Die
> Frage die ich nun erhalten habe ist. Darf man das immer
> machen.

Was ?????


> Darf man also immer dieses Kriterium ausrechnen.


Von welchem Kriterium sprichst Du ?????



> Ich hab vorerst gesagt ich vermute nicht. Weil wenn die
> Fuktionen nicht stetig sind kann ich auch den Satz von
> L'Hospital nicht anwenden!


Ist obiges "Kriterium" die Regel von de L'Hospital ?


>  Daher nein. Habe aber den Zusatz
> gemacht das ich mich darüber erkundigen werde, weil ich
> mir selber nicht sicher bin.
>
> Daher meine Frage jetzt:
>  - Wann darf ich diesen Grenzwert nicht bestimmen?



Wann ?? Meinst Du um welche Uhrzeit ? Spass beiseite. Was meinst Du mit "wann" ?



> - Darf ich wenn ich zwei Funktionen habe auch kürzen aus
> diesen Zwei Funktionen?


Na klar, kannst Du in einem Bruch kürzen.

> Also die Lösungen sahen so aus das
> nach dem L'Hospital doppelbrüche einfach aufgelöst wurden
> (gibt auch Beispiele in den Hilfsblättern wo das gemacht
> wurde). Ich bin mir da nicht sicher ob man die Funktionen
> verändert.


Kürzen in einem Bruch bedeutet: Du veränderst Zähler und Nenner, nicht aber den Bruch !


> - Besonders besorgt bin ich wenn es sich um
> Schwingfunktionen handelt. Spielt das hier eine Rolle oder
> nicht?

Meinst Du Sinus , Kosinus , etc ...

Wenn ja, so spielt das keine Rolle.


FRED


>  
> Über antwoten würde ich mich sehr freuen :-)
>  
> mfg
>  Christoph  


Bezug
                
Bezug
Grenzwertberechnung: Frage (beantwortet)
Status: (Frage) beantwortet Status 
Datum: 09:18 Sa 24.10.2015
Autor: DieNase

Ich möchte meine Fragen mal anders Stellen :-)

Also es geht mir um das Grenzwertkriterium. Wir haben Zwei Funktionen f(n) und g(n) die wir mit einander Vergleichen sollen. Dabei sollen wir diese für n gegen unendlich betrachten.

[mm] \limes_{n\rightarrow\infty}\bruch{f(n)}{g(n)} [/mm]

Wir berechnen also den Grenzwert f(n) / g(n). Dazu hab ich eben jetzt einige Fragen:

Was muss gelten damit ich Überhaupt zwei Funktionen so vergleichen kann?
- Ich gehe mal davon aus das f(n) ^ g(n) Stetig sein müssen.
- was ich nicht weiß ist ob sie monoton sein müssen?
- Wenn f(n) eine Schwingende Funktion ist und g(n) eine streng Monotone Funktion wie schaut es dann aus?
- Schwingfunktionen wie sinus / cosinus wollte ich eigentlich nicht wissen :-) Die kenn ich schon.
- Wenn 0/0 oder inf/inf ist dann kann man ja den Satz von L'Hospital anwenden. Mir stellt sich hier bloß die Frage, Was müssen die Funktionen f(n) und g(n) erfüllen damit ich diesen Satz anwenden kann.

Bin halt kein Mathematiker :-) Fällt mir schwer mir solche Fragen zu Formulieren, hoffe aber es ist jetzt klar was ich meine. Mich würde einfach interessieren, Wann darf man das Grenzwertkriterium anwenden? Was muss gelten? und darf man dann immer den Satz von L'Hospital anwenden?

mfg
Christoph


Bezug
                        
Bezug
Grenzwertberechnung: Antwort
Status: (Antwort) fertig Status 
Datum: 09:29 Sa 24.10.2015
Autor: fred97


> Ich möchte meine Fragen mal anders Stellen :-)
>
> Also es geht mir um das Grenzwertkriterium. Wir haben Zwei
> Funktionen f(n) und g(n) die wir mit einander Vergleichen
> sollen. Dabei sollen wir diese für n gegen unendlich
> betrachten.
>
> [mm]\limes_{n\rightarrow\infty} \bruch_{f(n)}_{g(n)}[/mm]
>  
> Wir berechnen also den Grenzwert f(n) / g(n). Dazu hab ich
> eben jetzt einige Fragen:
>
> Was muss gelten damit ich Überhaupt zwei Funktionen so
> vergleichen kann?
> - Ich gehe mal davon aus das f(n) ^ g(n) Stetig sein
> müssen.
> - was ich nicht weiß ist ob sie monoton sein müssen?
> - Wenn f(n) eine Schwingende Funktion ist und g(n) eine
> streng Monotone Funktion wie schaut es dann aus?
> - Schwingfunktionen wie sinus / cosinus wollte ich
> eigentlich nicht wissen :-) Die kenn ich schon.
> - Wenn 0/0 oder inf/inf ist dann kann man ja den Satz von
> L'Hospital anwenden. Mir stellt sich hier bloß die Frage,
> Was müssen die Funktionen f(n) und g(n) erfüllen damit
> ich diesen Satz anwenden kann.
>
> Bin halt kein Mathematiker :-) Fällt mir schwer mir solche
> Fragen zu Formulieren, hoffe aber es ist jetzt klar was ich
> meine. Mich würde einfach interessieren, Wann darf man das
> Grenzwertkriterium anwenden? Was muss gelten? und darf man
> dann immer den Satz von L'Hospital anwenden?
>
> mfg
>  Christoph
>  


Was das Grenzwetkriterium sein soll, hast Du immer noch nicht gesagt !

Zu L'Hospital:

Voraussetzungen: die Funktionen f und g seien auf einem Intervall (a, [mm] \infty) [/mm] differenzierbar und es existiere der Grenzwert

[mm] \limes_{x\rightarrow\infty}\bruch{f'(x)}{g'(x)}. [/mm]

Weiter sei

  (1) [mm] \limes_{x\rightarrow\infty}f(x)= \limes_{x\rightarrow\infty}g(x)=0 [/mm]

oder

(2) [mm] \limes_{x\rightarrow\infty}f(x)= \limes_{x\rightarrow\infty}g(x)= \infty. [/mm]

(Ende der Voraussetzngen)

Dann ist

  [mm] \limes_{x\rightarrow\infty}\bruch{f(x)}{g(x)}=\limes_{x\rightarrow\infty}\bruch{f'(x)}{g'(x)}. [/mm]

FRED

Bezug
                                
Bezug
Grenzwertberechnung: Frage (beantwortet)
Status: (Frage) beantwortet Status 
Datum: 11:34 Sa 24.10.2015
Autor: DieNase

Also es muss nur Differenzierbar sein?

Soweit ich weiß gibt es dann nur eine Bedingung die Funktion muss Stetig sein oder?

Jetzt drängt sich mir aber eine Frage auf:
Die Ableitung ist ja nichts anderes als die Steigung der Funktion in jedem Punkt. (so versteh ich des mal).

Ist wirklich gewährleistet das diese Aussage dann immer noch zutrifft?

Bezug
                                        
Bezug
Grenzwertberechnung: Antwort
Status: (Antwort) fertig Status 
Datum: 11:37 Sa 24.10.2015
Autor: fred97


> Also es muss nur Differenzierbar sein?

Ja


>
> Soweit ich weiß gibt es dann nur eine Bedingung die
> Funktion muss Stetig sein oder?

Eine differenzierbar Funktion ist stetig


>
> Jetzt drängt sich mir aber eine Frage auf:
> Die Ableitung ist ja nichts anderes als die Steigung der
> Funktion in jedem Punkt. (so versteh ich des mal).

Anschaulich, ja


>
> Ist wirklich gewährleistet das diese Aussage dann immer
> noch zutrifft?  

Welche Aussage ?

Fred




Bezug
                                                
Bezug
Grenzwertberechnung: Frage (beantwortet)
Status: (Frage) beantwortet Status 
Datum: 12:01 Sa 24.10.2015
Autor: DieNase

Danke Fred für deine Geduld :-)

Also ich möchte dir meine Überlegung darlegen :-)

z.b. hab ich eine Funktion g(n) diese ist nur Monoton und eine funktion f(n) die streng Monoton ist. Dann könnte die Ableitung für g(n) an einigen Stellen 0. Während die Ableitung für f(n) dann nie 0 sein kann.

Trotzdem sage ich:
[mm] \limes_{n\rightarrow\infty} \bruch{f(n)'}{g(n)'} [/mm]

Kann es da nicht zu Problemen kommen? So das z.b. ohne die ableitung gilt f(n) < g(n) aber in diesem Fall das sich das Plötzlich umkehrt? Oder denke ich einfach nur zu kompliziert. Besonders interessant wäre auch was passiert wenn ich eine Schwingfunktion habe. Als Beispiel vielleicht das hier:
[mm] \limes_{n\rightarrow\infty} \bruch{n*sin(n)}{n} [/mm]

Mein netter Student ging her und hat das einfach abgeleitet das Ergebnis ist nun:
[mm] \limes_{n\rightarrow\infty} \bruch{n*cos(n) + sin(n)}{1} [/mm]

und jetzt ist es ja so das plötzlich f(n) gegen unendlich geht während g(n) gegen 1 geht. Er hat mir daraufhin in der Abgabe geschrieben:

Da das Grenzwertkriterium (so steht es in den Vo Folien). Nun gegen unendlich geht kann man f(n) = n*sin(n) nicht durch g(n) = n beschränken ....

Was offensichtlich Falsch ist. Jetzt soll ich das Ganze korrigieren und meine Frage ist an der Stelle halt. Hat er etwas falsches gemacht, was verboten ist?  Oder bin ich grad zu blöd zu sehen das man es immer noch lösen kann (obwohl er abgeleitet hat).

mfg
Christoph


Bezug
                                                        
Bezug
Grenzwertberechnung: Antwort
Status: (Antwort) fertig Status 
Datum: 12:17 Sa 24.10.2015
Autor: schachuzipus

Hallo Christoph,

ich kann leider nicht alle deine Fragen beantworten, weil sie zum Teil nicht verstehe ...


> Danke Fred für deine Geduld :-)

>

> Also ich möchte dir meine Überlegung darlegen :-)

>

> z.b. hab ich eine Funktion g(n) diese ist nur Monoton und
> eine funktion f(n) die streng Monoton ist. Dann könnte die
> Ableitung für g(n) an einigen Stellen 0. Während die
> Ableitung für f(n) dann nie 0 sein kann.

>

> Trotzdem sage ich:
> [mm]\limes_{n\rightarrow\infty} \bruch{f(n)'}{g(n)'}[/mm]

>

> Kann es da nicht zu Problemen kommen?

Es müssen die Voraussetzungen für de l'Hôpital erfüllt sein, wenn du es anwenden möchtest. Was bis zu irgendeinem festen n passiert, ist völlig egal, du interessierst dich ja für [mm]n\to\infty[/mm]

> So das z.b. ohne die
> ableitung gilt f(n) < g(n) aber in diesem Fall das sich das
> Plötzlich umkehrt?

What?

> Oder denke ich einfach nur zu
> kompliziert. Besonders interessant wäre auch was passiert
> wenn ich eine Schwingfunktion habe. Als Beispiel vielleicht
> das hier:
> [mm]\limes_{n\rightarrow\infty} \bruch{n*sin(n)}{n}[/mm]

Das kann man kürzen zu [mm]\sin(n)[/mm] und das ist divergent, weil es immer rumoszilliert.


>

> Mein netter Student ging her und hat das einfach abgeleitet
> das Ergebnis ist nun:
> [mm]\limes_{n\rightarrow\infty} \bruch{n*cos(n) + sin(n)}{1}[/mm]

Das kann er nicht machen, denn der Zählergrenzwert [mm]\lim\limits_{n\to\infty}n\sin(n)[/mm] existiert nicht im Gegensatz zum (uneigentlichen) Nennergrenzwert [mm]\lim\limits_{n\to\infty}n=\infty[/mm]

>

> und jetzt ist es ja so das plötzlich f(n) gegen unendlich
> geht während g(n) gegen 1 geht. Er hat mir daraufhin in
> der Abgabe geschrieben:

>

> Da das Grenzwertkriterium (so steht es in den Vo Folien).
> Nun gegen unendlich geht kann man f(n) = n*sin(n) nicht
> durch g(n) = n beschränken ....

>

> Was offensichtlich Falsch ist. Jetzt soll ich das Ganze
> korrigieren und meine Frage ist an der Stelle halt. Hat er
> etwas falsches gemacht, was verboten ist? Oder bin ich
> grad zu blöd zu sehen das man es immer noch lösen kann
> (obwohl er abgeleitet hat).

Er darf zwar ableiten, aber kann nicht die Regel von de l'Hôpital hernehmen, weil die Vor. dafür nicht erfüllt ist ...

Nochmal: es müssen  Zähler f(n)und Nenner g(n) entweder beide gegen 0 streben oder gegen [mm]\pm\infty[/mm]

>

> mfg
> Christoph

>

Gruß

schachuzipus

Bezug
                                                                
Bezug
Grenzwertberechnung: Mitteilung
Status: (Mitteilung) Reaktion unnötig Status 
Datum: 12:19 Sa 24.10.2015
Autor: DieNase

Ob du es mir nun glaubst oder nicht :-)

Du hast alle meine Fragen beantwortet!

Bezug
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