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Aufgabe:

Man verwende des Taylorpolynom P4(x) (mit x0=0) des Integranden, um folgendes Integral näherungsweise zu berechnen:

$$\int \limits_{0}^{0.5}sin^2(x)dx $$

Man soll den Wert mit dem Ergebnis "I" = 0.0396323 vergleichen.


Problem/Ansatz:

Wie muss ich hier vorgehen?

4 mal ableiten und die Formel verwenden?

Habe kein Ergebnis hinaus bekommen das in der von "I" ist.

Brauche hier dringend Hilfe, bitte.

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Aloha :)

Ich würde hier die folgende Indentität ausnutzen$$\sin^2x=\frac{1-\cos(2x)}{2}$$und dann die Potenzreihe für die \(\cos\)-Funktion bemühen$$\cos x=1-\frac{x^2}{2!}+\frac{x^4}{4!}\mp O(x^6)$$um folgende Taylor-Näherung hinzuschreiben:

$$\sin^2x=\frac{1}{2}-\frac{1}{2}\left(1-\frac{(2x)^2}{2}+\frac{(2x)^4}{4!}\right)=\frac{4x^2}{4}-\frac{16x^4}{2\cdot24}=x^2-\frac{x^4}{3}$$

Damit lautet die gesuchte Näherung:

$$\int\limits_0^{0,5}\sin^2(x)dx\approx\int\limits_0^{0,5}\left(x^2-\frac{x^4}{3}\right)dx=\left[\frac{x^3}{3}-\frac{x^5}{15}\right]_0^{0,5}=\frac{1}{24}-\frac{1}{480}=\frac{19}{480}$$Das Ergebnis \(\frac{19}{480}\approx0,03958\) kommt sehr nahe an den Soll-Wert \(0,03963\) heran!

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Wenn du es so machst, wie du es beschrieben hast,

müsste es aber auch klappen. Du brauchst für f(x) = sin(x)^2

f(0) = 0

f ' (x) = 2 sin(x) cos(x)  also f ' (0)=0

f ' ' (x) = 4 cos(x)^2 - 2 also f ' ' (0) = 2

f ' ' ' (x) = -8 sin(x) cos(x) also f ' ' ' (0)=0

f ' ' ' ' (x) = 8 - 16 cos(x)^2 also f ' ' ' ' (0)= -8

und dann ganz normal mit der Taylorformel gibt es auch x^2 - x^4/3.

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