Machtreeks sinushyperbolicus

Moderators: ArcherBarry, Fuzzwood

Reageer
Berichten: 232

Machtreeks sinushyperbolicus

Hallo,

ik heb weer een oefeninetje dat ik net niet krijg opgelost. IK heb de maclaurinrreeks voor de sinushyperbolicus uitgewerkt a.d.h.v. de definitie ervan:
\( sinh(x)=\frac{e^{x}-e^{-x}}{2}\)
\(e^{x}=\sum_{k=0}^{+ \infty}\frac{x^{k}}{k!}\)

\(e^{-x}=\sum_{k=0}^{+ \infty}(-1)^{k}\frac{x^{k}}{k!}\)
\(sinh(x)=\sum_{k=0}^{+ \infty}(\frac{x^{k}}{2k!}-(-1)^{k}\frac{x^{k}}{2k!})\)
dit kan ik omzetten naar:
\(\sum_{k=0}^{+ \infty}\frac{x^{2k}}{2k!}\)
Volgens m'n formularium moet het echter zijn (de termen ervan zijn ook correct):
\(\sum_{k=0}^{+ \infty}\frac{x^{2k+1}}{(2k+1)!}\)
Hoe kan ik mijn oplossing toch correct uitwerken?

Dankjewel.

Gebruikersavatar
Berichten: 10.179

Re: Machtreeks sinushyperbolicus

Je zit quasi juist. Maar denk eens: als k even is, is (-1)^k=1. Bijgevolg blijft er dus een min staan. Dus vallen de termen tegen elkaar weg! Als k oneven is, heb je dan weer (-1)^k=-1. Dus wordt het een plus (want -(-1)=1). Zie je het nu?

Opmerking: wees voorzichtiger met notaties en gebruik haakjes. Je schrijft steeds 2k!, maar soms bedoel je 2(k!) en soms (2k!).
Zoek je graag naar het meest interessante wetenschapsnieuws? Wij zoeken nog een vrijwilliger voor ons nieuwspostteam.

Berichten: 132

Re: Machtreeks sinushyperbolicus

Vaak is een goede manier om dit soort dingen te zien om de eerste +/- 4 termen van beide reeksen op te schrijven. Als je deze dan samenvoegt zul je het patroon herkennen.

Berichten: 232

Re: Machtreeks sinushyperbolicus

@hanzwan:

Ik had de eerste 4 termen voor beide reeksen
\( e^{x}\)
en
\( e^{-x}\)
eerst uitgeschreven, en vandaaruit dan via de formule van sinushyperbolicus de machtreeks uitgewerkt:

De machtreeks van
\(e^{x}\)
is reeks gekend.

Ik heb de termen van
\(e^{-x}\)
dmv. de algemene formule voor de maclaurinreeks uitgewerkt:

* k: even termen :
\( 1 +\frac{x^{2}}{2!} +\frac{x^{4}}{4!} \)
* k: oneven termen:
\( - \frac{x}{1!} -\frac{x^{3}}{3!}\)
De machtreeks wordt dan:
\(e^{-x}= \sum_{k=0}^{+ \infty}(-1)^{k}\frac{x^{k}}{k!}\)
Klopt deze dan niet ?

als ik nu beide reeksen bij elkaar optel dan wordt dit:
\( \frac{1}{2}e^{x}=\frac{1}{2}(1+\frac{x}{1!}+\frac{x^{2}}{2!}+....+\frac{x^{n}}{n!})\)
\( -\frac{1}{2}e^{-x}=-\frac{1}{2}(1-\frac{x}{1!}+\frac{x^{2}}{2!}-\frac{x^{3}}{3!}....+\frac{x^{n}}{n!})\)
bij elkaar opgeteld geeft dit dan de termen van de reeksontwikkeling voor de
\( sinh(x)\)
nu moet ik hier dan ook de algemen formule van opstellen natuurlijk:
\(\frac{1}{2}(\sum_{k=0}^{+ \infty}\frac{x^{k}}{k!}-\sum_{k=0}^{+ \infty}(-1)^{k}\frac{x^{k}}{k!})\)
Het resultaat staat in mijn vorige (eerste) post. Ik kan geen fout vinden in mijn uitwerking...Ik vermoed dat ik in de mist ga bij de uitwerking van de machtreeks op het einde maar volgens mij heb ik toch de correct wiskundige zaken uitgwerkt.

Dankjewel.

Gebruikersavatar
Berichten: 10.179

Re: Machtreeks sinushyperbolicus

Het resultaat staat in mijn vorige (eerste) post. Ik kan geen fout vinden in mijn uitwerking...Ik vermoed dat ik in de mist ga bij de uitwerking van de machtreeks op het einde maar volgens mij heb ik toch de correct wiskundige zaken uitgwerkt.
Ik haalde je fout aan. Bekijk mijn post (nog?) eens en geef dan aan of je er daarmee raakt (en waarom wel/niet).
Zoek je graag naar het meest interessante wetenschapsnieuws? Wij zoeken nog een vrijwilliger voor ons nieuwspostteam.

Berichten: 232

Re: Machtreeks sinushyperbolicus

Je opmerking gaat/ging toch over de ontwikkeling van
\(e^{-x}= \sum_{k=0}^{+ \infty}(-1)^{k}\frac{x^{k}}{k!}\)
, correct?

Indien wel ,dan weet ik niet goed wat juist fout is aan mijn afleiding)inzicht..Dus ik kan idd. misschien nog wel een extra tip gebruiken :) .

Dankjewel.

Gebruikersavatar
Berichten: 10.179

Re: Machtreeks sinushyperbolicus

\(e^{-x}= \sum_{k=0}^{+ \infty}(-1)^{k}\frac{x^{k}}{k!}\)
Nee, niet specifiek alleszins. Het gaat over wat je er daarna mee moet doen. Je zit met termen van deze vorm:
\(\sum_k (a_k - (-1)^k a_k)\)
. Nu kun je in je reeks een onderscheid maken tussen even en oneven termen. Dus:
\(\sum_k (a_k - (-1)^k a_k) = \sum_{n} (a_{2n} - (-1)^{2n} a_{2n}) + \sum_{m} (a_{2m+1} - (-1)^{2m + 1} a_{2m + 1})\)
. Ik laat voor het gemak nu gewoon even weg van waar tot waar je som loopt. In het geval van een reeks (zoals hier) is dat uiteraard steeds van 0 tot oneindig. Nu weet je dat: (-1)^{2n} = 1 en (-1)^{2m + 1} = -1. Dus:
\(\sum_{n} (a_{2n} - (-1)^{2n} a_{2n}) + \sum_{m} (a_{2m+1} - (-1)^{2m + 1} a_{2m + 1}) = \sum_n (a_{2n} - a_{2n}) + \sum_{m} (a_{2m + 1} - (-1) a_{2m + 1})\)
. Zie je het nu volgen?
Zoek je graag naar het meest interessante wetenschapsnieuws? Wij zoeken nog een vrijwilliger voor ons nieuwspostteam.

Berichten: 232

Re: Machtreeks sinushyperbolicus

Ik denk dat ik het (met goed inzicht) heb kunnen oplossen:
\(e^{x}=\sum_{k=0}^{+ \infty}\frac{x^{k}}{k!}\)
\(e^{-x}= \sum_{k=0}^{+ \infty}(-1)^{k}\frac{x^{k}}{k!}\)
\(e^{x}-e^{-x} = \sum_{k=0}^{+ \infty}(a_{k}-(-1)^{k}a_{k})\)
met
\(a_{k}=\frac{x^{k}}{k!}\)
dit kan dan herschreven worden naar:
\(\sum_{n} (a_{2n} - (-1)^{2n} a_{2n}) + \sum_{m} (a_{2m+1} - (-1)^{2m + 1} a_{2m + 1})\)
dit is dan de som van termen (even termen 2n en de oneven termen 2m+1)
\(\sum_n (a_{2n} - a_{2n}) + \sum_{m} (a_{2m + 1} - (-1) a_{2m + 1})\)
=
\( 0 + \sum_{m} (a_{2m + 1} - (-1) a_{2m + 1}\)
=
\(\sum_{m}2a_{2m+1}\)
door factor 1/2 in te brengen komt de oplossing idd. bovendrijven
Dit vindt ik wel moeilijk eigenlijk...Ik zou hier niet direct zelf opgekomen zijn, hoe kom je eigenlijk bij deze 'methode' terecht?

Dankjewel.

Gebruikersavatar
Berichten: 10.179

Re: Machtreeks sinushyperbolicus

Dit vindt ik wel moeilijk eigenlijk...Ik zou hier niet direct zelf opgekomen zijn, hoe kom je eigenlijk bij deze 'methode' terecht?
Dat is inderdaad goed zo... Nu valt die 2 in de teller nog weg tegen de 2 in de noemer en je bent er (je ziet dat?). Hoe ik daarbij kwam, was gewoon door te beseffen dat (-1)^k maar 2 waarden kan aannemen: 1 of -1. Als het de waarde 1 aanneemt, dan vielen de termen uit mijn reeks tegen elkaar weg (want dan stond er -(-1)). Ik wou dus graag weten voor welke termen (-1)^k=1. Dan is het gewoon even denken aan het feit dat (-1)^2 = 1, zodat dus (-1)^{2n} = 1. Dus voor alle even getallen is het alvast 1. Op analoge manier kun je inzien dat het voor de oneven steeds -1 is. En dat geeft je dan de oplossing.

Dat was ook wat hanzwan bedoelde met: schrijf eens een paar termen op. Normaal zie je dan meteen dat alle termen met even macht wegvallen en alle termen met oneven macht niet.

PS: die notatie met a_k is absoluut niet nodig hoor. Ik deed dat gewoon omdat dat nét dat vlotter typt dan telkens die term volledig ingeven :) . Daar moet je dus zeker niet teveel achter zoeken.
Zoek je graag naar het meest interessante wetenschapsnieuws? Wij zoeken nog een vrijwilliger voor ons nieuwspostteam.

Berichten: 232

Re: Machtreeks sinushyperbolicus

Dat is inderdaad goed zo... Nu valt die 2 in de teller nog weg tegen de 2 in de noemer en je bent er (je ziet dat?).
Ja hoor ik gaf dit in mijn laatste post (dus de uitwerking) aan. Je 'methode', ik had daar wrs. zelf op moeten komen, maar ik neem aan door er mee bezig te zijn dat je vanzelfwel op zulke manier begint te denken..

Bedankt in ieder geval, nu weet ik tenminste de denkwijze om zulke machtreeksen uit te schrijven.

Reageer