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Die Bernoulli-Zahlen Bn ∈ ℚ werden über ihre erzeugende Funktion
definiert:      \( \frac{X}{exp(X)-1} \) = \( \sum\limits_{n=0}^{\infty} \) Bn / n! Xn .


(a) Bestimmen Sie B0 und beweisen Sie

\( \sum\limits_{k=0}^{n−1} \) \( \begin{pmatrix} n\\k \end{pmatrix} \) Bk = 0

für n ≥ 2.

(b) Beweisen Sie B2n+1 = 0 für n ∈ N.

Hinweis: Vergleichen Sie α:= ∑k≠1 Bk / k! Xk mit α(−X).

Ich verstehe die Aufgabe einfach nicht, über eure Hilfe würde ich mich riesig freuen!!

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Hallo,

wir stellen die Gleichung um und verwenden für die Exponentialfunktion ihre Reihe:

$$x=(\exp(x)-1)\left( \sum_{n=0}^{\infty} \frac{B_n}{n!}x^n\right)= \left(\sum_{k=1}^{\infty}\frac{1}{k!}x^k \right)\left( \sum_{n=0}^{\infty} \frac{B_n}{n!}x^n\right)= :\sum_{m=1}^{\infty} c_mx^m$$

D.h. das Produkt aus den beiden Potenzreihen ergibt wieder eine Potenzreihe, deren Koeffizienten habe ich mit c_m bezeichnet. Vergleicht man linke und rechte Seite, ergibt sich: c_1=1 und c_m=0 für m>1. Diese Koeffizienten c_m werden nach dem Prinzip des Cauchy-Produkts berechnet:

$$c_m= \sum_{k=0}^{m-1}\frac{B_k}{k!}\frac{1}{(m-k)!}= \frac{1}{m!} \sum_{k=0}^{m-1} {m \choose k} B_k$$

Wir lesen ab: \(B_0=1\) und \(B_1=-0.5\) und die in a) angegebene Formel.

In b) ist die Funktion \(a\) (Alpha?) einerseits definiert als die Potenzreihe, von der der Term mit k=1 subtrahiert wurde, also andererseits als

$$a(x)=\frac{x}{\exp(x)-1}+0.5x$$

Man rechnete jetzt direkt nach, dass \(a\) symmetrisch ist (\(a(x)=a(-x)\)), so dass auch die Potenzreihe nur Terme mit gerader Potenz enthält.

Gruß Mathhilf

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