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Forum "Folgen und Reihen" - Rechnen mit Potenzreihen
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Rechnen mit Potenzreihen: Produkt bilden
Status: (Frage) beantwortet Status 
Datum: 20:19 Mi 14.05.2008
Autor: crashby

Aufgabe
Gegeben sind die Potenzreihen
$ [mm] \sum_{k=0}^{\infty} x^k [/mm] $ und [mm] \sum_{k=0}^{\infty}(-1)^k\cdot x^k [/mm]

Diese konvergieren absolut für $ |x|<1 $  gegen

[mm] $f(x):=\frac{1}{1-x}$, $g(x):=\frac{1}{1+x}$ [/mm]

Bestimmen Sie diejenige Potenzreihe, welche gegen [mm] $f\cdot [/mm] g$ konvergiert.
Begründen Sie Ihre Lösung und untersuchen Sie das Konvergenzverhalten dieser Potenzreihe.

Hi Leute,

zuvor sollte man auch f+g und f-g bestimmen. Das ging jedoch ganz gut nur bei c) hänge ich jetzt fest.

Ich denke man muss hier mit dem Cauchy-Produkt arbeiten aber ich bzw wir kommen auf keinen grünen Zweig. Unser Übungsleiter hatte damit auch seine Probleme.

Vielleicht habt ihr ein paar tipps.


lg George

        
Bezug
Rechnen mit Potenzreihen: Antwort
Status: (Antwort) fertig Status 
Datum: 20:36 Mi 14.05.2008
Autor: Somebody


> Gegeben sind die Potenzreihen
>  [mm]\sum_{k=0}^{\infty} x^k[/mm] und [mm]\sum_{k=0}^{\infty}(-1)^k\cdot x^k[/mm]
>  
> Diese konvergieren absolut für [mm]|x|<1[/mm]  gegen
>  
> [mm]f(x):=\frac{1}{1-x}[/mm],   [mm]g(x):=\frac{1}{1+x}[/mm]
>  
> Bestimmen Sie diejenige Potenzreihe, welche gegen [mm]f\cdot g[/mm]
> konvergiert.
>  Begründen Sie Ihre Lösung und untersuchen Sie das
> Konvergenzverhalten dieser Potenzreihe.
>  Hi Leute,
>  
> zuvor sollte man auch f+g und f-g bestimmen. Das ging
> jedoch ganz gut nur bei c) hänge ich jetzt fest.
>  
> Ich denke man muss hier mit dem Cauchy-Produkt arbeiten
> aber ich bzw wir kommen auf keinen grünen Zweig.

Es gibt natürlich den einfacheren Weg:

[mm]f(x)\cdot g(x)=\frac{1}{1-x}\cdot\frac{1}{1+x}=\frac{1}{1-x^2}=\sum_{k=0}^\infty(x^2)^k=\sum_{k=0}^\infty x^{2k}[/mm]



> Unser Übungsleiter hatte damit auch seine Probleme.

Der hat sich mit euch doch wohl nur einen kleinen Scherz erlaubt...

Bezug
                
Bezug
Rechnen mit Potenzreihen: hmm
Status: (Mitteilung) Reaktion unnötig Status 
Datum: 20:46 Mi 14.05.2008
Autor: crashby

Hmm das möchte er so nicht hören.

Wir sollen über die Reihen zum Grenzwert kommen. Den anderen Weg dürfen wir nicht gehen :).

lg George

Bezug
                        
Bezug
Rechnen mit Potenzreihen: Mitteilung
Status: (Mitteilung) Reaktion unnötig Status 
Datum: 21:12 Mi 14.05.2008
Autor: Somebody


> Hmm das möchte er so nicht hören.
>  
> Wir sollen über die Reihen zum Grenzwert kommen. Den
> anderen Weg dürfen wir nicht gehen :).

Dürfen nicht? Ist das glaubhaft: wenn eine Funktion sich in eine Potenzreihe entwickeln lässt, dann ist diese Entwicklung auch eindeutig.

Aber bitte: dann ist das Produkt der beiden Reihen eine Reihe [mm] $\sum_{k=0}^\infty c_k x^k$, [/mm] wobei [mm] $c_k=\sum_{i=0}^k 1^i (-1)^{k-i}=\sum_{i=0}^k(-1)^i$. [/mm]

Dies hat zur Folge, dass

[mm]c_k=\begin{cases}1 &\text{(k gerade)}\\ 0 &\text{(k ungerade)}\end{cases}[/mm]




Bezug
        
Bezug
Rechnen mit Potenzreihen: Antwort
Status: (Antwort) fertig Status 
Datum: 21:17 Mi 14.05.2008
Autor: Marc

Hallo George!

> Gegeben sind die Potenzreihen
>  [mm]\sum_{k=0}^{\infty} x^k[/mm] und [mm]\sum_{k=0}^{\infty}(-1)^k\cdot x^k[/mm]
>  
> Diese konvergieren absolut für [mm]|x|<1[/mm]  gegen
>  
> [mm]f(x):=\frac{1}{1-x}[/mm],   [mm]g(x):=\frac{1}{1+x}[/mm]
>  
> Bestimmen Sie diejenige Potenzreihe, welche gegen [mm]f\cdot g[/mm]
> konvergiert.
>  Begründen Sie Ihre Lösung und untersuchen Sie das
> Konvergenzverhalten dieser Potenzreihe.
>  Hi Leute,
>  
> zuvor sollte man auch f+g und f-g bestimmen. Das ging
> jedoch ganz gut nur bei c) hänge ich jetzt fest.
>  
> Ich denke man muss hier mit dem Cauchy-Produkt arbeiten
> aber ich bzw wir kommen auf keinen grünen Zweig. Unser
> Übungsleiter hatte damit auch seine Probleme.

Wo ist denn das Problem genau?

Beim Cauchy-Produkt werden doch die Koeffizienten der Potenzreihe über diese Formel berechnet:

[mm] $\summe_{n=0}^\infty a_n [/mm] * [mm] \summe_{n=0}^\infty b_n [/mm] = [mm] \summe_{n=0}^\infty c_n$ [/mm]

mit
[mm] $c_n=\summe_{k=0}^n a_k [/mm] * [mm] b_{n-k}$ [/mm]

In deinem Fall ist [mm] $a_k=(-1)^k x^{k}$ [/mm] und [mm] $b_k=x^k$ [/mm] (oder umgekehrt)

also

[mm] $c_n=\summe_{k=0}^n (-1)^k x^k [/mm] * [mm] x^{n-k}$ [/mm]

Das kann man soweit vereinfachen, dass die Summe verschwindet und man einen expliziten Term für [mm] $c_n$ [/mm] erhält (möglicherweise müssen die Fälle "n gerade" und "n ungerade" unterschieden werden... :-))

Und dann hat man auch somebody's Ergebnis :-)

Viele Grüße,
Marc

Bezug
                
Bezug
Rechnen mit Potenzreihen: danke
Status: (Mitteilung) Reaktion unnötig Status 
Datum: 21:32 Mi 14.05.2008
Autor: crashby

Hey,

oki das schau ich mir mal genauer an.

Vielen Dank erstmal für die Antworten.

Bezug
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