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Aufgabe:

Berechnen Sie ohne Verwendung technischer Hilfsmittel näherungsweise den Wert von \( \sqrt[3]{1003} \) und geben Sie eine sinnvolle Schranke für den Fehler an. Gehen Sie dazu folgendermaßen vor:

a) Bestimmen Sie das Taylorpolynom zweiter Ordnung von \( f(x)=\sqrt[3]{x} \) an der Stelle \( a=1000 \).
b) Finden Sie eine sinnvolle Abschätzung für das Restglied (in geeigneter Form), um eine Fehlerschranke zu erhalten.

Problem/Ansatz:

Zu Teilaufgabe a) hab ich mir schon folgendes überlegt:

\( \begin{array}{l}f(1000)=\left.x^{1 / 3}\right|_{x=1000}=10: 0 !=10 \\ f^{\prime}(1000)=\left.\frac{1}{3} x^{-2 / 3}\right|_{x=1000}=\frac{1}{300}: 1 !=\frac{1}{300}(x-1000) \\ f^{\prime \prime}(1000)=\left.\frac{-2}{9} x^{-3 / 3}\right|_{x=1000}=-\frac{1}{4500}: 2 !=\frac{-1}{4000}(x-100) \\ T_{2}(x)=10+\frac{1}{300}(x-1000)+\frac{-1}{9000}(x-1000)^{2}\end{array} \)

Ist das richtig soweit?


Bei Teilaufgabe b) komm ich momentan gar nicht weiter - wie müsste man hier das Restglied abschätzen?

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Deine zweite Ableitung scheint falsch zu sein.

1 Antwort

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Aloha :)

zu a) Dir sind bei der zweiten Ableitung ein paar Nullen verloren gegangen:

$$f(x)=x^{\frac13}\implies f(1000)=10$$$$f'(x)=\frac13x^{-\frac23}\implies f'(1000)=\frac{1}{300}$$$$f''(x)=-\frac29x^{-\frac53}\implies f''(1000)=-\frac{1}{450\,000}$$

Das liefert die Näherung:$$\sqrt[3]{1000+x}=f(1000)+\frac{f'(1000)}{1!}(x-1000)+\frac{f''(1000)}{2!}\cdot(x-1000)^2$$$$\sqrt[3]{1000+x}=10+\frac{x-1000}{300}-\frac{(x-1000)^2}{900\,000}\implies\pink{\sqrt{1003}\approx10,00999}$$

zu b) Zur Abschätzung des Restglieds$$R(x)=\frac{f'''(\xi)}{3!}(x-1000)^3\quad;\quad\xi\in[1000;1000+x]$$brauchen wir noch die nächste folgende Ableitung:$$f'''(x)=\frac{10}{27}x^{-\frac83}$$In der Formel für das Restglied taucht anstatt \(x_0\) der Paramter \(\xi\) auf. Dieser ist so zu wählen, dass die Ableitung maximal wird. Da ein Bruch maximal ist, wenn sein Nenner minimal ist, ist \(\xi=1000\) zu wählen:

$$R(x)=\frac{f'''(1000)}{3!}(x-1000)^3=\frac{(x-1000)^3}{1\,620\,000\,000}\implies \pink{R(1003)=1,\overline6\cdot10^{-8}}$$

Avatar von 152 k 🚀

Herzlichsten Dank für deine Hilfe und Erklärung

Ich habe gerade noch einen Bug gefixt... Jetzt stimmt alles ;)

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