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Aufgabe:

Berechnen Sie für \( f(x)=\sqrt{2+x} \) die Taylorpolynome 2. und 4. Grades mit Entwicklungspunkt \( x_{0}=0 \). Bestimmen Sie dazu zunächst die \( n \)-te Ableitung von \( f \). Schätzen Sie den Approximationsfehler des Taylorpolynom 2. Grades für \( |x|<\frac{1}{2} \) ab.


Problem/Ansatz:

Könnt Ihr mir helfen, wie man dies Aufgabe löst ? komme da leider nicht weiter

Danke im Voraus :)

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Hallo :-)

Ich führe das mal mit Grad 2 vor. Der Rest geht analog.

Erstmal die Ableitungen:

$$f(x)=\sqrt{x+2}\\f'(x)=\dfrac{1}{2\sqrt{x+2}}\\f''(x)=-\dfrac{1}{4\left(x+2\right)^\frac{3}{2}}\\f'''(x)=\dfrac{3}{8\left(x+2\right)^\frac{5}{2}}$$

Die Entwicklungstelle eingesetzt ergibt:

$$f(0)=\sqrt{2} \text{   Die Stelle 0 ist hier etwas sinnlos, da die Wurzelfunktion ja angenähert werden soll...}\\f'(0)=\frac{1}{2\cdot \sqrt{2}}\\f''(0)=-\frac{1}{4\cdot 2^{\frac{3}{2}}}\\f'''(0)=\frac{1}{8\cdot 2^{\frac{5}{2}}}$$

Daraus stellt man das Taylorpolynom vom Grad 2 auf:

$$ T_{f,2}(x)=f(0)+f'(0)\cdot x +\frac{1}{2}\cdot f''(0)\cdot x^2=\sqrt{2}+\frac{1}{2\cdot \sqrt{2}}\cdot x-\frac{1}{8\cdot 2^{\frac{3}{2}}}\cdot x^2$$

Fehlerabschätzung, zb mit dem Lagrange Restglied:

$$ |R_2|=\left |\frac{1}{6}\cdot f'''(\xi)\cdot x^3\right|=\left |\frac{1}{6}\cdot \frac{1}{8\cdot (\xi+2)^{\frac{5}{2}}}\cdot x^3\right|\stackrel{-\frac{1}{2}<x<\frac{1}{2}}{\leq}\left |\frac{1}{6}\cdot \frac{1}{8\cdot (\xi+2)^{\frac{5}{2}}}\cdot \left(\frac{1}{2}\right)^3\right|\\\leq \left |\frac{1}{6}\cdot \frac{1}{8\cdot (-\frac{1}{2}+2)^{\frac{5}{2}}}\cdot \left(\frac{1}{2}\right)^3\right|=\frac{1}{384}\cdot \frac{1}{\left(\frac{3}{2}\right)^{\frac{5}{2}}}\leq \frac{1}{384}\cdot \frac{1}{\left(\frac{3}{2}\right)^2}=\frac{1}{384}\cdot \frac{4}{9}=\frac{1}{96\cdot 9}=\frac{1}{864}<0.01 $$

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