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Aufgabe: Ist meine Annahme in Bezug auf die Summe und den Grenzwert korrekt?


Problem/Ansatz:

Nachdem ich einige zeit in Desmos rumgespielt habe, habe ich folgendes entdeckt:

Diese Summe konvergiert immer (soweit getestet) gegen den selben Wert wie

$$h\cdot f(x)$$

$$\sum_{n=1}^x \Biggl[\frac{h\cdot f(x+n\cdot\frac{h}{x})}{x}\Biggr]$$.

, also:

$$\lim_{x\to\infty}h\cdot f(x) = \lim_{x\to\infty}\sum_{n=1}^x \Biggl[\frac{h\cdot f(x+n\cdot\frac{h}{x})}{x}\Biggr]$$.

Ich habe mein bestes versucht, das zu beweisen, bin aber einfach nicht weitergekommen. Vielleicht hat hier ja jemand eine Idee.


Danke schonmal im voraus!

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h ist eine Konstante ?

Genau h ist konstant und frei wählbar

1 Antwort

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Vorab: Die Antwort ist nur ein Versuch das Ergebnis von Desmos zu begründen

Es ist sehr ungewöhnlich die Funktionsvariable als Zählvariable für die Summe zu verwenden. Das würde ja voraussetzen, dass die Aussage nur für ganzzahlige \( x \) stimmen würde.

Man kann beidseitig das \( h \) kürzen, das \( \frac{1}{x} \) aus der Summe rausmultiplizieren und erhält \( \lim_{x \rightarrow \infty} f(x) = \lim_{x \rightarrow \infty} \frac{1}{x} \cdot \sum_{n=1}^{x} f(x + n \cdot \frac{h}{x}) \). Was passiert mit \( x + n \cdot \frac{h}{x} \), wenn \( x \rightarrow \infty \)?

Da \( n \cdot \frac{h}{x} \le h \) ist, also endlich und somit für \( x \rightarrow \infty \) gilt \( x + n \cdot \frac{h}{x} = x \), erhalten wir:

\( \lim_{x \rightarrow \infty} f(x) = \lim_{x \rightarrow \infty} \frac{1}{x} \cdot \sum_{n=1}^{x} f(x) = \lim_{x \rightarrow \infty} \frac{1}{x} \cdot x \cdot f(x) = \lim_{x \rightarrow \infty} f(x) \).

Das soll kein Beweis sein, und man kann auch nicht beliebig die Grenzwerte an manche Stellen anwenden und an anderen lassen, so wie es hier getan wurde. Aber Desmos (und andere CAS) rechnen oft nicht exakt/symbolisch, sondern verwenden numerische Methoden um eine Lösung zu approximieren.

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