Matematické Fórum

Nevíte-li si rady s jakýmkoliv matematickým problémem, toto místo je pro vás jako dělané.

Nástěnka
22. 8. 2021 (L) Přecházíme zpět na doménu forum.matweb.cz!
04.11.2016 (Jel.) Čtete, prosím, před vložení dotazu, děkuji!
23.10.2013 (Jel.) Zkuste před zadáním dotazu použít některý z online-nástrojů, konzultovat použití můžete v sekci CAS.

Nejste přihlášen(a). Přihlásit

#26 21. 07. 2008 21:45

ttopi
Místo: Ústí nad Labem
Příspěvky: 2146
Reputace:   
 

Re: Prázdninová limita

Tak už nás nenapínejte a prozraďte postup i s výsledkem :-)


oo^0 = 1

Offline

 

#27 21. 07. 2008 22:11

Marian
Místo: Mosty u Jablunkova
Příspěvky: 2512
Škola: OU
Pozice: OA, VSB-TUO
Reputace:   67 
 

Re: Prázdninová limita

↑ ttopi:

Vypocet prenecham Pavlovi. Jen prozradim, ze vysledek je racionalnim nasobkem Eulerova cisla "e".

Offline

 

#28 23. 07. 2008 20:38

Pavel
Místo: Ostrava/Rychvald
Příspěvky: 1828
Škola: OU
Pozice: EkF VŠB-TUO
Reputace:   135 
 

Re: Prázdninová limita

Zdravím všechny, vidím, že limita je opravdu oříšek. A tak je to správně :-) Takže uvedu několik prvních kroků, snad to pomůže. Nejdříve zavedu substituci n=1/x, pak limitu vyjádřím pomocí nové proměnné x a nakonec přepíšu mocninu vhodnějším způsobem.


http://forum.matweb.cz/upload/278-limita.png


Zbytek někdy příště :-)


Backslash je v TeXu tak důležitý jako nekonečno při dělení nulou v tělesech charakteristiky 0.

Offline

 

#29 23. 07. 2008 22:49 — Editoval kaja.marik (23. 07. 2008 22:49)

kaja.marik
Veterán
Příspěvky: 1915
Reputace:   57 
 

Re: Prázdninová limita

Zdravim, vzpomnel jsem si po precteni toho predchoziho prispevku na diskuse okolo limity posloupnosti a funkce, napriklad zde, ale i jinde :)

----------------------------------------------
Maminka hajná, když se Kája blížil k domovu, si zpívala. Kája ani honem nepoznal, kterou, jakou měl radost, že maminka zpívá. „Má zlatá maminko, to jsem vás už dlouho neviděl!“ „A to jistě máš něco za lubem, když jdeš s takovou,“ smála se maminka, přitiskla ho k sobě a pohladila po hlavě.

Offline

 

#30 24. 07. 2008 18:41

Pavel Brožek
Místo: Praha
Příspěvky: 5694
Škola: Informatika na MFF UK
Pozice: Student
Reputace:   194 
 

Re: Prázdninová limita

↑ Pavel:

tak pokračování:

podle L'Hospitalova pravidla je

$\cdots=\lim_{x\to0^+}\frac{\frac{x}{1+x}-\ln(1+x)}{x^2}e^{\frac{1}{x}\ln(1+x)}=$

z aritmetiky limit a jednodušší limity $\lim_{x\to0^+}e^{\frac{1}{x}\ln(1+x)}=e$ (jednoduše řešitelná jako limita složené funkce + L'Hospital nebo se to dá jednoduše převést na známou limitu $\lim_{n\to+\infty}(1+\frac{1}{n})^n=e$) máme s Taylorovým rozvojem pro $\ln(1+x)$ v okolí nuly

$=e\cdot \lim_{x\to0^+}\frac{\frac{x}{1+x}-x+\frac{x^2}{2}+o(x^2)}{x^2}=e\cdot\lim_{x\to0^+}(\frac{x-x-x^2}{(1+x)x^2}+\frac{1}{2})=-\frac{1}{2}e$

Všechny předpoklady použitých vět byly splněny (kdo nevěří, ověří), takže původní limita je opravdu $-\frac{1}{2}e$.

Doufam, že jsem někde neudělal nějakou hloupou chybu :-)

Offline

 

#31 24. 07. 2008 21:17

Pavel
Místo: Ostrava/Rychvald
Příspěvky: 1828
Škola: OU
Pozice: EkF VŠB-TUO
Reputace:   135 
 

Re: Prázdninová limita

Výborně, tak jsme se dočkali !!!. To je ono. Ukážu ještě jeden postup:

http://forum.matweb.cz/upload/902-limita1.png

položíme-li http://forum.matweb.cz/upload/965-subst.png, pak pro http://forum.matweb.cz/upload/977-zprava.png platí, že http://forum.matweb.cz/upload/839-zleva.png a můžu tedy psát


http://forum.matweb.cz/upload/635-limita2.png

užitím l'Hospitalova pravidla dostávám výsledek


http://forum.matweb.cz/upload/408-limita3.png


Backslash je v TeXu tak důležitý jako nekonečno při dělení nulou v tělesech charakteristiky 0.

Offline

 

#32 24. 07. 2008 21:31

Pavel
Místo: Ostrava/Rychvald
Příspěvky: 1828
Škola: OU
Pozice: EkF VŠB-TUO
Reputace:   135 
 

Re: Prázdninová limita

Podobným způsobem je možné počítat limitu. Místo rozdílu je v ní podíl. O to je to jednodušší.

http://forum.matweb.cz/upload/902-limita.png


Backslash je v TeXu tak důležitý jako nekonečno při dělení nulou v tělesech charakteristiky 0.

Offline

 

#33 27. 07. 2008 13:59

Technik
Zelenáč
Příspěvky: 3
 

Re: Prázdninová limita

Ahoj. Mě vyšlo http://forum.matweb.cz/upload/841-equation2.png


Když jsem nešťastným, pracuji na matematice, abych se stal šťastným. Když jsem šťastný, dělám matematiku, abych tak zůstal.
Fyzika-Matematika UJEP

Offline

 

#34 27. 07. 2008 14:13 — Editoval BrozekP (27. 07. 2008 16:42)

Pavel Brožek
Místo: Praha
Příspěvky: 5694
Škola: Informatika na MFF UK
Pozice: Student
Reputace:   194 
 

Re: Prázdninová limita

↑ Technik:

Ahoj, mě to vyšlo $e^{-\frac{1}{2}}$, ale tipuju, že si to omylem místo umocnění vynásobil, ne? :-)

EDIT: Teď jsem si všiml, že $-\frac{e}{2}$ je správná odpověd na původní limitu, na tu už jsem zapomněl a řešil další :-) Takže se omlouvam.

Offline

 

#35 27. 07. 2008 14:49

Pavel
Místo: Ostrava/Rychvald
Příspěvky: 1828
Škola: OU
Pozice: EkF VŠB-TUO
Reputace:   135 
 

Re: Prázdninová limita

Výborně, -1/2 bude v mocnině e. Na základě tohoto výsledku se dají vytvářet další limity:


http://forum.matweb.cz/upload/133-equation.png


:-)


Backslash je v TeXu tak důležitý jako nekonečno při dělení nulou v tělesech charakteristiky 0.

Offline

 

#36 27. 07. 2008 16:36

Pavel Brožek
Místo: Praha
Příspěvky: 5694
Škola: Informatika na MFF UK
Pozice: Student
Reputace:   194 
 

Re: Prázdninová limita

↑ Pavel:

No dobře, abychom to tady neřešili do nekoncečna, vyřešim to všechno najednou :-)

Funkce $\ln(1+x)$ má Taylorův rozvoj (koeficienty označím $a_n$):

$\ln(1+x)= x - \frac{x^2}{2} + \frac{x^3}{3} - \frac{x^4}{4} + \frac{x^5}{5} - \dots = \sum_{n=1}^\infty a_nx^n = \sum_{n=1}^\infty {(-1)}^{n+1} \frac{x^n}{n} \; \mbox{ pro } x \in (-1,1]$

Zavedu nyní posloupnosti $b^i_j$ (i značí člen posloupnosti, j o kolikátou poslopnost se jedná) a přirozené logaritmy jejich limit:



A nyní indukcí dokážu $a_i=L_i$:

1. $a_1=1=\ln e=L_1$ (jak je zřejmé z definice e)

2. Předpokládáme, že $a_i=L_i$ pro všechna $i<k$. Potom

$L_k=\ln\left(\lim_{x\to0^+}e^{a_k+\sum_{i=1}^{k-1}\left(a_i-a_i\right)x^{i-k}}\right)=\ln\left(\lim_{x\to0^+}e^{a_k}\right)=\ln\left(e^{a_k}\right)=a_k$

Takže kdybys chtěl tvořit limity dalších stupňů, tak to jsou exponenciely koeficientů Taylorova rozvoje funkce $\ln(x+1)$. Doufám, že to nejde ukázat nějak triviálně, když jsem se s tim takhle vypisoval :-)

Offline

 

#37 27. 07. 2008 17:04 — Editoval BrozekP (27. 07. 2008 17:05)

Pavel Brožek
Místo: Praha
Příspěvky: 5694
Škola: Informatika na MFF UK
Pozice: Student
Reputace:   194 
 

Re: Prázdninová limita

Tak ještě zbývá vyřešit limitu

$\lim_{n\to\infty}n\left(n\left(\left(1+\frac{1}{n}\right)^n-e\right)+\frac{1}{2}e\right)$

a další limity sestrojené z předchozích limit.

Můj odhad je, že to budou opět koeficienty rozvoje $\ln(1+x)$, tentokrát násobené e.

Offline

 

#38 27. 07. 2008 21:27

Pavel
Místo: Ostrava/Rychvald
Příspěvky: 1828
Škola: OU
Pozice: EkF VŠB-TUO
Reputace:   135 
 

Re: Prázdninová limita

Tak jsem tu limitu počítal, žádná krása - substituce x=1/n, 2 krát l'Hospital, Taylorův rozvoj ln(1+x) a vyšlo $\frac{11}{24}e$.


Backslash je v TeXu tak důležitý jako nekonečno při dělení nulou v tělesech charakteristiky 0.

Offline

 

#39 27. 07. 2008 21:52

Pavel Brožek
Místo: Praha
Příspěvky: 5694
Škola: Informatika na MFF UK
Pozice: Student
Reputace:   194 
 

Re: Prázdninová limita

Tak to se radujme, takový divný číslo, to musíme najít další :-) A zjistit co je to za divnou posloupnost :-)

Offline

 

#40 27. 07. 2008 23:22 — Editoval Pavel (27. 07. 2008 23:24)

Pavel
Místo: Ostrava/Rychvald
Příspěvky: 1828
Škola: OU
Pozice: EkF VŠB-TUO
Reputace:   135 
 

Re: Prázdninová limita

Napadlo mě udělat Taylorův rozvoj funkce $(1+x)^{\frac 1x}$ v bodě a=0. Protože je výpočet derivací dosti divoký, vypomohl jsem si Maplem 11. A tady je výsledek:

${e}-\frac 12\,{e}x+{\frac {11}{24}}\,{e}{x}^{2}-{\frac {7}{16}}\,{e}{x}^{3}+{\frac {2447}{5760}}\,{e}{x}^{4}-{\frac {959}{2304}}\,{e}{x}^{5}+{\frac {238043}{580608}}\,{e}{x}^{6}-{\frac {67223}{165888}}\,{e}{x}^{7}+{\frac {559440199}{1393459200}}\,{e}{x}^{8}+O({x}^{9})$


Backslash je v TeXu tak důležitý jako nekonečno při dělení nulou v tělesech charakteristiky 0.

Offline

 

#41 28. 07. 2008 00:04

Pavel Brožek
Místo: Praha
Příspěvky: 5694
Škola: Informatika na MFF UK
Pozice: Student
Reputace:   194 
 

Re: Prázdninová limita

↑ Pavel:

No to je hezký :-) Je dobře vidět jak ten vnitřek limity vždycky požere ty členy rozvoje s nižší mocninou a u vyšších zase zbude x, který jde do nuly :-)
Ale jak bys ten rozvoj sestavil na papíru? Rozvoj se přece dělá tak, že počítáš ty koeficienty, tj dosadíš bod a=0 do nultý, první, druhý, ... derivace, ale to tady nejde, protože funkce ani žádná její derivace neni definovaná v nule. Takže kde ty koeficienty Maple vezme?

Offline

 

#42 28. 07. 2008 14:18

Pavel
Místo: Ostrava/Rychvald
Příspěvky: 1828
Škola: OU
Pozice: EkF VŠB-TUO
Reputace:   135 
 

Re: Prázdninová limita

Já bych spojitě dodefinoval funkci $f(x)=(1+x)^{1/x}$ v 0 - $f(0)=e$. Pak už bych derivace v bodě 0 počítal podle definice

$f'(0)=\lim_{x\to 0}\frac{f(x)-f(0)}{x}$ . Znám-li první derivaci v 0, šel bych k derivacím vyšších řádů.


Backslash je v TeXu tak důležitý jako nekonečno při dělení nulou v tělesech charakteristiky 0.

Offline

 

#43 28. 07. 2008 15:25

Pavel Brožek
Místo: Praha
Příspěvky: 5694
Škola: Informatika na MFF UK
Pozice: Student
Reputace:   194 
 

Re: Prázdninová limita

To jsou ale přesně ty limity, co jsme řešili, takže jsme si tim nepomohli.

Offline

 

#44 28. 07. 2008 17:54

Jorica
Místo: Vyškov
Příspěvky: 304
Reputace:   
 

Re: Prázdninová limita

Zdravim asi po 2 mesicich me absence....mam asi spoooustu neomluvenych hodin, co? Technika zklamala :-( Jsem rada, ze se tu nezahali ani o prazdninach.

Diky za prikladek, ja tu puvodni limitu nakonec zkrotila i bez Taylorova rozvoje klasickym L'Hospitalem ;-) Jako trenink po 2 letech na matersky supr :-))

Offline

 

#45 28. 07. 2008 20:20

Pavel Brožek
Místo: Praha
Příspěvky: 5694
Škola: Informatika na MFF UK
Pozice: Student
Reputace:   194 
 

Re: Prázdninová limita

Tak k těm koeficientům rozvoje $(1+x)^{\frac{1}{x}}$ se dá dostat i jinak, než počítáním těch hrozných limit: rozvinu logaritmus do řady, vytknu e, rozvinu do řady exponencielu a mám rozvoj do libovolného řádu:

$(1+x)^{\frac{1}{x}}=e^{\frac{\ln(1+x)}{x}}=e^{\frac{x-\frac{1}{2}x^2+\frac{1}{3}x^3-\frac{1}{4}x^4+o(x^4)}{x}}=e^{1-\frac{1}{2}x+\frac{1}{3}x^2-\frac{1}{4}x^3+o(x^3)}=e\cdot e^{-\frac{1}{2}x+\frac{1}{3}x^2-\frac{1}{4}x^3+o(x^3)}=$
$=e\left(1+\left(-\frac{1}{2}x+\frac{1}{3}x^2-\frac{1}{4}x^3+o(x^3)\right)+\frac{1}{2}\left(-\frac{1}{2}x+\frac{1}{3}x^2-\frac{1}{4}x^3+o(x^3)\right)^2+\frac{1}{6}\left(-\frac{1}{2}x+\frac{1}{3}x^2-\frac{1}{4}x^3+o(x^3)\right)^3+o\left(\left(-\frac{1}{2}x+\frac{1}{3}x^2-\frac{1}{4}x^3+o(x^3)\right)^3\right)\right)=$
$=e\left(1-\frac{1}{2}x+\frac{1}{3}x^2-\frac{1}{4}x^3+o(x^3)+\frac{1}{2}\left(\frac{1}{4}x^2-\frac{1}{3}x^3+o(x^3)\right)+\frac{1}{6}\left(-\frac{1}{8}x^3+o(x^3)\right)+o(x^3)\right)=$
$=e\left(1-\frac{1}{2}x+\frac{1}{3}x^2-\frac{1}{4}x^3+\frac{1}{8}x^2-\frac{1}{6}x^3-\frac{1}{48}x^3+o(x^3)\right)=e\left(1-\frac{1}{2}x+\frac{11}{24}x^2-\frac{7}{16}x^3+o(x^3)\right)=$
$=e-\frac12ex+\frac{11}{24}ex^2-\frac{7}{16}ex^3+o(x^3)$

Offline

 

#46 28. 07. 2008 20:46 — Editoval Pavel (29. 07. 2008 10:06)

Pavel
Místo: Ostrava/Rychvald
Příspěvky: 1828
Škola: OU
Pozice: EkF VŠB-TUO
Reputace:   135 
 

Re: Prázdninová limita

Moc hezky, super. Teď ještě jednotlivé limity zkombinovat:

$\lim_{n\to\infty}\Biggl(\frac {n(\bigl(1+\frac 1n\bigr)^n-e)}{-\frac e2}\Biggr)^n=\,\cdots\,=e^{-\frac{11}{12}}$

:-)


Backslash je v TeXu tak důležitý jako nekonečno při dělení nulou v tělesech charakteristiky 0.

Offline

 

#47 28. 07. 2008 20:53 — Editoval Marian (28. 07. 2008 20:54)

Marian
Místo: Mosty u Jablunkova
Příspěvky: 2512
Škola: OU
Pozice: OA, VSB-TUO
Reputace:   67 
 

Re: Prázdninová limita

↑ BrozekP:

Mozna cesta vede i pres pouziti vety o binomicke rade. Plati totiz pro vsechna nenulova x

$ (1+x)^{1/x}=\sum_{k=0}^{\infty}{1/x\choose k}x^k=\sum_{k=0}^{\infty}\frac{1}{k!}\prod_{s=0}^{k-1}(1-sx). $

Po uprave je rozvoj obdobny jako u BrozekP.

Offline

 

#48 29. 07. 2008 19:50 — Editoval BrozekP (29. 07. 2008 19:58)

Pavel Brožek
Místo: Praha
Příspěvky: 5694
Škola: Informatika na MFF UK
Pozice: Student
Reputace:   194 
 

Re: Prázdninová limita

↑ Pavel:

Podle programu Mathematica:

$\lim_{n\to\infty}n\left(\Biggl(\frac {n(\bigl(1+\frac 1n\bigr)^n-e)}{-\frac e2}\Biggr)^n-e^{-\frac{11}{12}}\right)=\frac{131}{288}e^{-\frac{11}{12}}$
$\lim_{n\to\infty}\left(\frac{n\left(\Biggl(\frac {n(\bigl(1+\frac 1n\bigr)^n-e)}{-\frac e2}\Biggr)^n-e^{-\frac{11}{12}}\right)}{\frac{131}{288}e^{-\frac{11}{12}}}\right)^n=\textrm{ComplexInfinity}$

Řekl bych, že to Mathematica jen neumí. Počítat se mi ta limita ale vůbec nechce :-) Takhle můžeš sestavit spoustu různých limit, ale hledat obecný způsob jak ty limity vyčíslit se mi už nechce :-) (bude to asi o dost těžší než předchozí příklady)

EDIT: Pokud snad nechceš v těchto limitách pokračovat (já myslím, že jsme si jich užili dost), tak navrhuji, abys zadal další prázdninový příklad :-) Třeba nějaký hezký prázdninový integrál :-) Nebo prázdninovou diferenciální rovnici. (Procvičení těchto oblastí by se mi hodilo i ke zkoušce, kterou budu dělat v září, z limit už zkoušku mám :-)

Offline

 

#49 29. 07. 2008 21:49

Pavel
Místo: Ostrava/Rychvald
Příspěvky: 1828
Škola: OU
Pozice: EkF VŠB-TUO
Reputace:   135 
 

Re: Prázdninová limita

Já myslím, že těchto limit už bylo dost. Ani bych se nesnažil najít nějaké obecné odvození pro poslední typ. Mrknu se ještě na tu poslední. Něco vymyslím a když mě něco napadne, založím  nové téma :-)


Backslash je v TeXu tak důležitý jako nekonečno při dělení nulou v tělesech charakteristiky 0.

Offline

 

#50 31. 07. 2008 00:27

rughar
Příspěvky: 424
Škola: MFF UK
Pozice: Vědecký pracovník
Reputace:   27 
 

Re: Prázdninová limita

Ahoj. K tomu tvému poslednímu problému. Mathematica umí spočítat všechny typy limit, které si vymyslíš. Limity totiž nejsou tak komplikované jako integrály a existuje deterministický postup, kterým vyřešíš každou limitu (Taylor, je prasácký, ale vždy vede do cíle). Konkrétně v tom co si napsal je v pořádku, jak to vyšlo. Očekáváš asi výsledek 1 a možná tě nepřekvapí, když řeknu že absolutní hodnota z výsledku je 1 a celé číslo je komplexní. Pokud bys výraz uvnitř bral jako posloupnost, pak jednoduše bude neabsolutně divergovat (konkrétně oscilovat).


1 + 1 = 1 + 1
... a nebo taky ne

Offline

 

Zápatí

Powered by PunBB
© Copyright 2002–2005 Rickard Andersson