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Aufgabe:

Hey wie beweise ich diese alternierende ln Funktion? Siehe Foto


Problem/Ansatz:

Ich weiß wirklich nicht wie ich hier vorgehen soll. Soll ich erstmal 0 einsetzen?6DCDC39A-4095-423B-9027-F1436D7BDCF3.jpeg

Text erkannt:

(c) \( \ln ^{(n)}(x)=(-1)^{n-1} \frac{(n-1) !}{x^{n}} \) für alle \( n \in \mathbb{N} \).

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Hey wie beweise ich diese alternierende ln Funktion?

Versuche mal deine Frage so zu formulieren, dass dein EIGENTLICHES Anliegen in verständlichen Worten ausgedrückt wird.

3 Antworten

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Beste Antwort

Aloha :)

Behauptung:$$\ln^{(n)}(x)=(-1)^{n-1}\,\frac{(n-1)!}{x^n}\quad;\quad n\in\mathbb N$$

Verankerung bei \(n=1\):$$\ln^{(1)}(x)=\left(\,\ln(x)\,\right)'=\frac{1}{x}=1\cdot\frac{0!}{x}=(-1)^{1-1}\cdot\frac{(1-1)!}{x^1}=(-1)^{n-1}\cdot\frac{(n-1)!}{x^n}\quad\checkmark$$

Indktionsschritt \(n\to n+1\):

Da die Behauptung nach Induktionsvoraussetzung bereits für \(n\) gezeigt ist, können wir die \((n+1)\)-te Ableitung der Logarithmusfunktion darauf aufbauen:

$$\ln^{(n+1)}(x)=\left(\,\ln^{(n)}(x)\,\right)'=\left(\,(-1)^{n-1}\,\frac{(n-1)!}{x^n}\,\right)'=(-1)^{n-1}(n-1)!\cdot\left(\,x^{-n}\,\right)'$$$$\phantom{\ln^{(n+1)}(x)}=(-1)^{n-1}(n-1)!\cdot\left(-nx^{-n-1}\right)=(-1)^n(n-1)!\cdot n\cdot\frac{1}{x^{n+1}}$$$$\phantom{\ln^{(n+1)}(x)}=(-1)^n\frac{n!}{x^{n+1}}=(-1)^{(n+1)-1}\frac{((n+1)-1)!}{x^{n+1}}\quad\checkmark$$

Avatar von 152 k 🚀

Wie kommst du dort auf die n-1 ? Woran hast du erkannt, dass es sich um eine Ableitung handeln muss?

Das liegt in der Schreibweise. \(f^{(n)}{x}\) bedeutet normalerweise die \(n\)-te Ableitung von der Funktion \(f\). Also musste das hier die \(n\)-te Ableitung vom Logarithmus bedeuten.

Die \((n-1)!\) habe ich eigentlich immer nur aus der Induktionsvoraussetzung mitgeschleift.

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Probiere es mit dem Konstanzkriterium.

Avatar von

Wir haben das gar nicht gehabt. Eigentlich war das sehr rudimentär wie der uns die Inuktion erklärt hat

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Wenn eine Aufgabe lautet "Beweise für alle n...", dann ist das Beweisverfahren der vollständigen Induktion sehr häufig ein geeignetes Mittel.

Avatar von 55 k 🚀

ja und wie forme ich die Gleichung um?

Erst redest du von Funktion, jetzt von Gleichung. Hast du nicht begriffen, dass es hier um eine Formel für die n-te Ableitung der ln-Funktion geht?

Der Induktionsschritt wird also darin bestehen, die n-te Ableitung nochmals abzuleiten.

Anscheinend habe ich es nicht begriffen, deswegen bin ich in diesem Forum und nicht, um mich für meine Unwissenheit beleidigen zu lassen. Danke für nichts

Es ist eben immer sinnvoll, wenn man eine Frage stellt, zu wissen was die Frage sein soll.

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