Kort spørsmål om rekkeutvikling

Her kan du stille spørsmål vedrørende problemer og oppgaver i matematikk på høyskolenivå. Alle som har kunnskapen er velkommen med et svar. Men, ikke forvent at admin i matematikk.net er spesielt aktive her.

Moderators: Vektormannen, espen180, Aleks855, Solar Plexsus, Gustav, Nebuchadnezzar, Janhaa

Post Reply
krje1980
Leibniz
Leibniz
Posts: 964
Joined: 04/04-2009 20:55

Hei.

Jeg skal rekkeutvikle uttrykket:

[tex]f(z) = \frac{1 + \frac{1}{2}z}{1 - \frac{1}{2}z}[/tex] i en omegn om [tex]z_0[/tex].

Begynner først med uttrykket:

[tex]\frac{1}{1 - \frac{1}{2}z}[/tex]

Dette kan rekkeutvikles til:

[tex]\frac{1}{1 - \frac{1}{2}z_0}\sum_{n=0}^\infty \left(\frac{z - z_0}{2 - z_0}\right)^{n}[/tex]

Videre har jeg så tenkt å ta:

[tex]f(z) = (1 + \frac{1}{2}(z + z_0 - z_0)) \cdot \frac{1}{1 - \frac{1}{2}z_0}\sum_{n=0}^\infty \left(\frac{z - z_0}{2 - z_0}\right)^{n}[/tex]

Som gir:

[tex]f(z) = ((1 - \frac{1}{2}z_0) + (\frac{1}{2}(z + z_0))) \cdot \frac{1}{1 - \frac{1}{2}z_0}\sum_{n=0}^\infty \left(\frac{z - z_0}{2 - z_0}\right)^{n}[/tex]

Fasiten har imidlertid her skrevet:

[tex]f(z) = ((1 - \frac{1}{2}z_0) + (\frac{1}{2}(z - z_0))) \cdot \frac{1}{1 - \frac{1}{2}z_0}\sum_{n=0}^\infty \left(\frac{z - z_0}{2 - z_0}\right)^{n}[/tex]

Altså har de skrevet [tex]\frac{1}{2}(z - z_0)[/tex] der hvor jeg har [tex]\frac{1}{2}(z + z_0)[/tex] (fasiten har minus heller enn pluss).

Setter stor pris på om noen kan finne ut hva jeg gjør feil!
Last edited by krje1980 on 11/04-2011 15:54, edited 1 time in total.
Gustav
Tyrann
Tyrann
Posts: 4563
Joined: 12/12-2008 12:44

[tex]\frac{1}{1-\frac{z}{2}}=\sum_{n=0}^\infty\frac{2(z-z_0)^n}{(2-z_0)^{n+1}}[/tex]

[tex]\frac{\frac{z}{2}}{1-\frac{z}{2}}=\frac{z}{2}\sum_{n=0}^\infty\frac{2(z-z_0)^n}{(2-z_0)^{n+1}}[/tex]

[tex]z=(z-z_0)-(2-z_0)+2[/tex], så

[tex]\frac{\frac{z}{2}}{1-\frac{z}{2}}=\frac{(z-z_0)-(2-z_0)+2}{2}\sum_{n=0}^\infty\frac{2(z-z_0)^n}{(2-z_0)^{n+1}}[/tex]

[tex]=\sum_{n=0}^\infty\frac{2(z-z_0)^n}{(2-z_0)^{n+1}}+\sum_{n=0}^\infty\frac{(z-z_0)^{n+1}}{(2-z_0)^{n+1}}-\sum_{n=0}^\infty\frac{(z-z_0)^n}{(2-z_0)^{n}}[/tex]

Ser på de siste to summene at alle ledd unntatt -1 fra den siste summen kansellerer. (siden konvergens av taylorrekka betyr at [tex]\lim_{n\to\infty} \frac{(z-z_0)^n}{(2-z_0)^n}=0[/tex])

Summerer vi fås

[tex]\frac{1+\frac{z}{2}}{1-\frac{z}{2}}=-1+\sum_{n=0}^\infty\frac{4(z-z_0)^n}{(2-z_0)^{n+1}}[/tex]

[tex]=-1+\frac{4}{2-z_0}+\sum_{n=1}^\infty\frac{4(z-z_0)^n}{(2-z_0)^{n+1}}=\frac{2+z_0}{2-z_0}+\sum_{n=1}^\infty\frac{4(z-z_0)^n}{(2-z_0)^{n+1}}[/tex]


PS: Tror ikke du gjorde noe feil, men du kunne skrevet [tex]1+\frac{z}{2}=2-(\frac{z_0}{2}-\frac{z}{2})+(\frac{z_0}{2}-1)[/tex] istedenfor den omskrivningen du gjorde. Godt mulig fasiten ikke er riktig, eller at den har hoppet over noen mellomregninger...
Last edited by Gustav on 12/04-2011 21:51, edited 2 times in total.
krje1980
Leibniz
Leibniz
Posts: 964
Joined: 04/04-2009 20:55

Takk skal du ha!

Jeg ser at du imidlertid ikke har fått samme svar som i fasiten. her skal svaret bli:

[tex]1 + 2 \sum_{n=1}^\infty \left(\frac{z - z_0}{2 - z_0}\right)^n[/tex]
Gustav
Tyrann
Tyrann
Posts: 4563
Joined: 12/12-2008 12:44

krje1980 wrote:Takk skal du ha!

Jeg ser at du imidlertid ikke har fått samme svar som i fasiten. her skal svaret bli:

[tex]1 + 2 \sum_{n=1}^\infty \left(\frac{z - z_0}{2 - z_0}\right)^n[/tex]
Rart, jeg fikk det samme som wolfram alpha, så kanskje fasiten er feil...?

http://www.wolframalpha.com/input/?i=ta ... 9+at+z%3Da
krje1980
Leibniz
Leibniz
Posts: 964
Joined: 04/04-2009 20:55

Kanskje! Jeg har sendt mail til undervisningsassistenten på kurset (oppgaven er en gammel eksamensoppgave) for å få bekreftet om fasiten faktisk tar feil.

Dersom jeg fortsetter med min fremgangsmåte ender jeg opp med:

[tex]\sum_{n=0}^\infty \left(\frac{z - z_0}{2 - z_0}\right)^n + (z + z_0)\sum_{n=0}^\infty \frac{(z - z_0)^n}{(2 - z_0)^{n+1}}[/tex]

Og da står jeg fast på hvordan jeg kan gå videre. . .
Gustav
Tyrann
Tyrann
Posts: 4563
Joined: 12/12-2008 12:44

krje1980 wrote:Kanskje! Jeg har sendt mail til undervisningsassistenten på kurset (oppgaven er en gammel eksamensoppgave) for å få bekreftet om fasiten faktisk tar feil.

Dersom jeg fortsetter med min fremgangsmåte ender jeg opp med:

[tex]\sum_{n=0}^\infty \left(\frac{z - z_0}{2 - z_0}\right)^n + (z + z_0)\sum_{n=0}^\infty \frac{(z - z_0)^n}{(2 - z_0)^{n+1}}[/tex]

Og da står jeg fast på hvordan jeg kan gå videre. . .
Ok, da kan du skrive [tex]z+z_0=(z-z_0)-2(2-z_0)+4[/tex] og skrive om summene ledd for ledd.
krje1980
Leibniz
Leibniz
Posts: 964
Joined: 04/04-2009 20:55

Tusen takk! Det jammen litt vanskelig å få kontroll på hvordan man kan manipulere uttrykk for å få rekker til å "gå opp" :).
Gustav
Tyrann
Tyrann
Posts: 4563
Joined: 12/12-2008 12:44

krje1980 wrote:Tusen takk! Det jammen litt vanskelig å få kontroll på hvordan man kan manipulere uttrykk for å få rekker til å "gå opp" :).
OK, bra du fant ut av det. Mulig man kan skrive om summen slik at man får den på samme form som fasiten, men har ikke tid til å se noe på det akkurat nå...
krje1980
Leibniz
Leibniz
Posts: 964
Joined: 04/04-2009 20:55

Jeg tror imidlertid at du har rett. Når jeg ganget ut og summerte ledd for ledd endte jeg opp med samme svar som deg.
krje1980
Leibniz
Leibniz
Posts: 964
Joined: 04/04-2009 20:55

Kan forresten opplyse om at jeg har fått svar fra undervisningsassistenten. Han bekreftet at fasiten er feil.
Post Reply