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Grenzwert einer rekursiven Folge

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Folgen und Reihen

Tags: Folgen und Reihen

 
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Wurzelbehandlung

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18:30 Uhr, 06.01.2021

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Frohes Neues wünsch ich Euch!

Kann mir jemand zeigen, wie man den Grenzwert von dieser rekursiven Folge bestimmt?

bild

Für alle, die mir helfen möchten (automatisch von OnlineMathe generiert):
"Ich benötige bitte nur das Ergebnis und keinen längeren Lösungsweg."
Hierzu passend bei OnlineMathe:
Grenzwert (Mathematischer Grundbegriff)
Regel von l'Hospital (Mathematischer Grundbegriff)
Wichtige Grenzwerte
Online-Nachhilfe in Mathematik
Antwort
N8eule

N8eule

18:39 Uhr, 06.01.2021

Antworten
Hallo
Mein Lehrer hat uns immer eingebleut: Wenn wir mal den Grenzwert erreicht haben, dann wird doch wohl sowohl xn als auch xn+1 diesem gehorchen.
Dazu geben wir dem Grenzwert doch mal einen Namen,
z.B.: "g"
und machen uns klar, dass dann sowohl
xn=g
als auch
xn+1=g=xn
ist.

Willst du mal weiter?

Antwort
pivot

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18:49 Uhr, 06.01.2021

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Hallo,

du kannst auch den Grenzwert der expliziten Folge berechnen:

xn=x04n+2+k=0n-114k

Das ist natürlich wie mit Kanonen auf Spatzen zu schießen. :-)

Gruß
pivot
Wurzelbehandlung

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13:20 Uhr, 07.01.2021

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Dein Tipp klingt stark nach Induktion^^
Ich bin jetzt alle Schritte durchgegangen und konnte zeigen, dass sowohl n=1 als auch n+1<43 ist. Ich habe aus Spaß noch ein paar weitere Folgenglieder ausgerechnet und gesehen. Dass sich die Folge 43 immer weiter annähert, aber anscheinend nie erreicht. Heißt das also, dass man mit der Vollständigen Induktion so einfach zeigen kann, dass 43 der Grenzwert ist oder muss man das noch irgendwie "formaler" aufschreiben?
Antwort
N8eule

N8eule

13:41 Uhr, 07.01.2021

Antworten
Mein Tipp deutet rein überhaupt nicht auf Induktion.
Viel viel einfacher...

Antwort
HAL9000

HAL9000

13:48 Uhr, 07.01.2021

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@Wurzelbehandlung

Vergiss dein Crossposting nicht: www.matheboard.de/thread.php?threadid=597944
Antwort
Gerd30.1

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14:17 Uhr, 07.01.2021

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Wenn du gezeigt hast, dass die Folge nach oben beschränkt ist (z.B. durch 43) und monoton wächst, dann kann man den Grenzwert x berechnen durch x=x4+1<=> x=43
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abakus

abakus

14:56 Uhr, 07.01.2021

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www.mathelounge.de/791030/zeigen-sie-induktiv-dass-x-n-4-3-ist#c791407
Wurzelbehandlung

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15:03 Uhr, 07.01.2021

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Ok ich glaube ich habs. Wenn man davon ausgeht, dass die Folge beschränkt und hier in dem Fall monoton wachsend ist, könnte man einfach mit einer Fixpunktgleichung den Grenzwert bestimmen und hätte so 43 raus?
Antwort
N8eule

N8eule

17:54 Uhr, 07.01.2021

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Wenn du verrätst, was du unter "Fixpunktgleichung" verstehst und wie du zu
"...und hätten so 43 raus"
gekommen bist, dann wollen wir ja auch gerne Zuversicht teilen.
Vielleicht müssten wir dann auch nicht immer mit neuen Fragezeichen abschließen...

Wurzelbehandlung

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18:56 Uhr, 07.01.2021

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Natürlich, Verzeihung.

ich habe bei der Folge alle x mit g ersetzt und erstmal die Gleichung
g=g4+1 aufgestellt.
Dann alle g auf eine Seite gebracht bzw. nach g umgestellt und 43 als Ergebnis bekommen. Wenn man also davon ausgeht, dass diese Folge hier monoton wachsend und beschränkt ist, kann man also davon ausgehen, dass der Grenzwert 43 ist.
Antwort
N8eule

N8eule

19:35 Uhr, 07.01.2021

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Ja, korrekt.
Um es nochmals in meine Worte zu fassen.
Wenn wir nach vielen vielen iterativen Zyklen davon ausgehen dürfen, dass wir Konvergenz gefunden haben, dann wird doch
> sowohl irgend ein Wert f(xn) den Grenzwert g erzielen,
> als auch der nachfolgende Wert f(xn+1) den Grenzwert g erzielen.

Wir haben die Funktionsgleichung
xn+1=xn4+1

Unter obigem Gedanken gilt eben:
xn+1=g

xn=g

Also wird aus der Funktionsgleichung
g=g4+1

Siehe da, eine Gleichung mit nur noch einer Unbekannten: dem Grenzwert g.
Der Rest ist einfach Umstellen nach g, also nach dem Grenzwert.
Da hast du sehr berechtigt
g=43
heraus bekommen.

Das war weder irgend eine iterative, numerische Fixpunkt-Methode, noch ein Hexenwerk, sondern einfach explizite Umstellung.


Beachte:
Wir sind hierbei davon ausgegangen, dass das Verfahren konvergiert.
Einige meiner Kollegen heben sehr berechtigt darauf ab, dass du auch noch getrennt die Konvergenz hinterfragen sollen wirst.
Ich für meinen Teil und aus diesen ungefähr 10-mal Frage-Antwort-Hin-und-Her bin schon sehr glücklich, dass wir jetzt wenigstens die Original-Fragestellung
"Kann mir jemand zeigen, wie man den Grenzwert von dieser rekursigen Folge bestimmt?"
hoffentlich verständlich beantworten konnten.

In nochmals anderen Worten:
Wenn wir davon ausgehen dürfen, dass die Folge einen Grenzwert hat, also damit auch konvergent ist, dann können wir diesen Grenzwert gemäß diesem Gedankengang leicht errechnen...
:-)

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