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Aufgabe:

Ich muss verschiedene Folgen mit dem Summenzeichen beschreiben. Das Erkennen der Folgen ist das kleinere Problem. Das viel grössere ist es dann, das in rein mathematischerweise in das Summenzeichen zu schreiben.

Habt ihr Tipps, wie man solche Aufgaben schneller lösen kann? Ich muss immer mit zwei verschiedenen Wegen die Zahlenfolge in die Summenzeichennotation bringen.


Problem/Ansatz:

Aufgabe: WhatsApp Image 2020-10-07 at 18.55.33.jpeg

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Also ich mache das meist so

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Die Folgeglieder sollten ax lauten.

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Kann man diese Technik auf alles andere rüberkopieren oder ist das nur bei dieser Aufgabe so?

Ich habe viele Aufgaben im Kopf gelöst, aber diese Aufgabe konnte ich leider nicht lösen. Mit deiner Technik geht es, aber weshalb funktioniert das so, wie es funktioniert? Du hast es ja nicht einfach zufällig herausgefunden. Da steckt was dahinter.

Kann man diese Technik auf alles andere rüberkopieren oder ist das nur bei dieser Aufgabe so?

Das Funktioniert bei allen quadratischen Funktionen bei denen du die ersten drei Glieder kennst.

Mit deiner Technik geht es, aber weshalb funktioniert das so, wie es funktioniert? Du hast es ja nicht einfach zufällig herausgefunden. Da steckt was dahinter.

Als wir in der Schule in der Oberstufe das Thema Folgen und Reihen hatten hab ich mich oft geärgert quadratische Funktionen nicht einfach an den ersten Folgegliedern erkennen zu können. Da hab ich mir meine Verfahrensweise hergeleitet.

Wächst eine Folge linear ist die erste Differenzenreihe konstant.

Wächst eine Folge quadratisch ist die zweite Differenzenreihe konstant.

f(x) = ax^2 + bx + c

f(1) - f(0) = a + b

(f(2) - f(1)) - (f(1) - f(0)) = f(2) - f(1) - f(1) + f(0) = f(2) - 2f(1) + f(0) = 2a

Mehr brauchte ich damals zum Glück nicht.

Es war mir auch manchmal schon hilfreich bei einer quadratischen Funktion als Graph näherungsweise den Funktionsterm sehr leicht zu bestimmen.

Funktioniert aber nicht so gut wenn du die Funktionswerte bei 0, 1 und 2 nicht so gut bestimmen kannst.

Ich verstehe es leider immer noch nicht. Wie kommst du drauf, dass das jetzt eine quadratische Funktion ist?

Merksatz: Wächst eine Folge quadratisch ist die zweite Differenzenreihe konstant.

Das ist die konstante 2 in der zweiten Reihe. Siehst du die?

Du nimmst die Folgenunterschiede und schreibst a + b = 12 Wieso?

Du nimmst die Folgenunterschiede zwischen den Folgenunterschieden und schreibst 2a = 2.


Wie kommt man überhaupt auf sowas? Ich habe das noch nie gesehen und wusste nicht mal, dass man so das ganze herumprobieren austricksen kann.

Mit Differenzreihe meinst du 12 14 16 oder? und mit zweiter Differenzreihe meinst du 2, 2 , 2


Also eigentlich meinst du:

1. Differenzreihe: 12 14 16 18

2. Differenzreihe: 2, 2, 2, 2

f(1) - f(0) = a + b

(f(2) - f(1)) - (f(1) - f(0)) = f(2) - f(1) - f(1) + f(0) = f(2) - 2f(1) + f(0) = 2a

Und woher kommst du auf das? Was ist das denn genau?

Das folgende sind die Differenzen der quadratischen Funktion

f(x) = ax^2 + bx + c

f(0) = c

f(1) - f(0) = a + b

(f(2) - f(1)) - (f(1) - f(0)) = f(2) - f(1) - f(1) + f(0) = f(2) - 2f(1) + f(0) = 2a

Ah okay stimmt. Wenn x 0 ist, dann ist die Konstate c.

Das heisst, wenn es immer eine konstante in der zweiten Differenzreihe gibt, dann kann ich das so berechnen`?

Zum Beispiel hier funktioniert dein Trick nicht.


Reihe: -2, 4, 22, 76

+ 6, + 18, + 54

*3, * 3, *3

Natürlich nicht. Das zweite ist doch auch keine Differenzenreihe.

Hier gehrt der Term

an = 3·3^n - 5

dazu. Achtung n beginnt wieder bei 0.

Hää? Was ist denn sonst eine Differenzenreihe?

Ah, weil es nicht +2 ist, sondern mal 3. Was macht man dann?

Weil ich habe jetzt bewusst eine noch schwierigere Aufgabe genommen. Ich möchte wissen, wie du diese löst.


-2 + 4 + 22 + 76 + ... 531436


Geht das mit dem gleichen Verfahren oder anders?

Hää? Was ist denn sonst eine Differenzenreihe?

Du könntest wenigstens Eigeneinsatz zeigen und das Wort Differenz im Duden nachschlagen, wenn du es nicht kennst :(

Eine Differenz ist doch der Unterschied zwischen zwei Werten. Das weiss ich doch.

Eine Differenz ist doch der Unterschied zwischen zwei Werten. Das weiss ich doch.

Eine Differenz ist das Ergebnis einer Subtraktion. Also wenn man etwas von etwas anderem Abzieht.

Nicht zu verwechseln mit einem Quotienten wo man etwas durch etwas anderes teilt.

Okay und wie würdest du das auf dieses neue Fallbeispiel anwenden? Ich möchte kurz sehen, wie es sich ändert, wenn es anders ist. Bitte kannst du mir das zeigen. Ich verzweifle bei diesen Aufgaben, weil das ist so schwierig.

Evtl kennst du die dreierpotenzen

1, 3, 9, 27, 81, 243, 729, 2187, 6561, 19683, 59049, ...

-2, 4, 22, 76, ...

Erkennst du Gemeinsamkeiten?

3^i -5 oder und i startet bei 1.

Genau oder 3^(n + 1) - 5, wenn man bei n = 0 beginnt. Das ist aber nebensächlich.

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Hallo,

deine beiden Summen sind auf jeden Fall richtig, es fehlt bei der zweiten nur die obere Grenze 96! Es gilt nämlich $$\sum_{n=1}^{96} (n+4)(n+5)=\sum_{n=5}^{100}n^2+n=30+42+\ldots+10100=343360$$

Ich habe mir für sowas immer einige Glieder angeguckt und versucht ein Muster zu finden. Leider habe ich dabei auch nie ein Verfahren entwickelt oder gefunden, welches man für jede Aufgabe anwenden könnte.

Edit: Ich habe nochmal selber etwas recherchiert und für quadratische Folgen folgende Herangehensweise (welche auch der Mathecoach in seiner Antwort verwendet hat) gefunden. Ich werde dies auch noch in meiner Antwort der Vollständigkeit halber posten:

Ausgehend von den ersten paar Termen einer quadratischen Sequenz finden wir ihre Formel $$u_n=an^2+b+c,$$ indem wir die Werte der Koeffizienten \(a, b\) und \(c\) mit Hilfe der folgenden drei Gleichungen ermitteln: $$\begin{cases}2a=2.\text{ Differenz}\\3a+b=u_2-u_1\\ a+b+c=u_1\end{cases}$$ mit \(u_2-u_1\) ist die Differenz zwischen den beiden ersten Termen gemeint und \(u_1\) ist der erste Term der Sequenz.
Für die Reihe \(30+42+\ldots\) gehen wir also wie folgt vor: $$\begin{aligned}a+b+c=&&\color{red}{30}&\underbrace{+}_{\phantom{12}}42\underbrace{+}_{\phantom{14}}56\underbrace{+}_{\phantom{16}}72+90+\ldots\\3a+b=&&&\phantom{0}\color{red}{12}\qquad 14\qquad 16\\2a=&&&\,\,\!\qquad \color{red}{2}\qquad \;\,\,2\end{aligned}$$ Also müssen wir das LGS $$\begin{cases}2a=2\\3a+b=12\\a+b+c=30\end{cases}$$ lösen: \(a=1 \implies b=9 \implies c=20\). Demnach ist die Darstellung gegeben durch \(u_n=n^2+9n+20\) und als Summe aufgefasst $$\sum_{n=1}^{96} n^2+9n+20.$$

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Danke, aber das weiss ich schon. Ich wollte eher wissen, wie man in einer Klausur sowas schnell machen kann, weil sonst kann man so eine Aufgabe gleich überspringen und ganz zum Schluss probieren...1

Alles klar, ich habe das nochmal alles recherchiert, angepasst und deine eigentliche Frage auch mit beantwortet. Im Endeffekt ist es das Gleiche wie von Der_Mathecoach, wollte es nur der Vollständigkeit halber noch hinzufügen.

Du hast irgendwo noch einen Fehler gemacht. Die Startzahl war 30 und nicht 20.

Die Folge war: 30 + 42 + 56 + 72... +10100

Habe den Laufindex falsch gehabt. Jetzt ist er richtig, danke. Die Folgendarstellung für den \(n\)-ten Term ist trotzdem richtig, wenn man mit 1 startet.

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