Lastige limiet

Moderators: dirkwb, Xilvo

Reageer
Berichten: 165

Lastige limiet

Hoi,

ik moet volgende functie vereenvoudigen voor temperatuur \( T=0\)
\(\lim_{T\rightarrow 0}\frac{\sinh{(a/T)}}{\cosh{(a/T)}+\cosh{(b/T)}}=\lim_{\beta\rightarrow \infty}\frac{\sinh{(\beta a)}}{\cosh{(\beta a)}+\cosh{(\beta b)}}=\frac{\infty}{\infty}\)
is niet gedefinieerd.

L'hopital zou je dan denken, maar vermits de afgeleide van de sinh de cosh geeft en vice versa en beide in de limiet oneindig geven heb je terug hetzelfde probleem.

Ik heb ook geprobeerd om de cosh(a/T) in de noemer buiten te zetten, dan krijg je in de teller een tanh(\(\infty\)) en die is 1 maar de restterm in de noemer doet dan weer lastig. Is gewoon het probleem verschoven.

Ik heb een heel boek met eigenschappen over die hyperbolische functies bij me liggen, maar geen ervan zet me een stap verder.

Iemand suggesties, aub?

Gebruikersavatar
Berichten: 24.578

Re: Lastige limiet

Weet je iets over a en b? Ik vind namelijk verschillende resultaten voor verschillende gevallen.

Meestal verschillen rechter- en linkerlimiet ook, ben je enkel in de rechterlimiet geïnteresseerd?
"Malgré moi, l'infini me tourmente." (Alfred de Musset)

Berichten: 165

Re: Lastige limiet

Er geldt: \(a,b>0\) en constant.

Mij lijkt enkel de rechterlimiet zinvol te zijn vermits een temperatuur niet langs de negatieve kant naar nul kan naderen.

\(\beta=\1/k_BT\) zoals in de thermodynamica bekend is. Heb de constanten er hier dus uitgelaten

Berichten: 4.246

Re: Lastige limiet

Reeksontwikkeling toepassen zou ik zeggen.
Quitters never win and winners never quit.

Gebruikersavatar
Berichten: 24.578

Re: Lastige limiet

Als je de hyperbolische functies omzet naar e-machten en wat vereenvoudigt, kan je komen tot:
\(\mathop {\lim }\limits_{n \to \infty } \left( {1 - \frac{1}{{1 + e^{\left( {a + b} \right)n} }} - \frac{1}{{1 + e^{\left( {a - b} \right)n} }}} \right)\)
Hierin heb ik gewoon n = 1/t genomen, dus n is evenredig met jouw beta.

Nu is het vrij eenvoudig om de limieten te bepalen in de volgende gevallen:

- a<b

- a=b

- a>b
"Malgré moi, l'infini me tourmente." (Alfred de Musset)

Gebruikersavatar
Berichten: 24.578

Re: Lastige limiet

Reeksontwikkeling toepassen zou ik zeggen.
Rond welk punt dan? De hyperbolische functies worden niet rond 0 genomen...
"Malgré moi, l'infini me tourmente." (Alfred de Musset)

Berichten: 4.246

Re: Lastige limiet

De hyperbolische functies worden niet rond 0 genomen...
Hoe bedoel je? De temperatuur gaat toch naar nul?
Quitters never win and winners never quit.

Gebruikersavatar
Berichten: 24.578

Re: Lastige limiet

Hoe bedoel je? De temperatuur gaat toch naar nul?
Maar die staat wel in de noemer van het argument, het argument gaat dus naar oneindig.

Vergelijk het met sin(1/x) met x naar 0, wat voor reeksontwikkeling zou je dan doen...?
"Malgré moi, l'infini me tourmente." (Alfred de Musset)

Berichten: 4.246

Re: Lastige limiet

Inderdaad dat werkt hier niet...
Quitters never win and winners never quit.

Berichten: 165

Re: Lastige limiet

Ik heb het ook eens uitgeschreven, maar ik bekom wel andere resultaten dan wanneer ik de uitdrukking hierboven gebruik.

Hierboven:

a<b: 0

a=b:1/2

a>b:1

Mijn berekeningen:

a<b:1

a=b:1/2

a>b:0

Gebruikersavatar
Berichten: 24.578

Re: Lastige limiet

Ik vind hetzelfde als de resultaten die je bij "hierboven" geeft, op basis hiervan.

Grafische controle met a = 1 en b = 2 levert ook een limiet van 0 voor t naar 0...
"Malgré moi, l'infini me tourmente." (Alfred de Musset)

Berichten: 165

Re: Lastige limiet

Heb ze ook even gemaakt: staat nog als functie van inverse temperatuur dus evenredig met b.
a_2_b_1.JPG
a_2_b_1.JPG (9.79 KiB) 653 keer bekeken
a_1_b_1.JPG
a_1_b_1.JPG (9.54 KiB) 652 keer bekeken
[attachment=3004:a_1_b

_2.JPG]
Bijlagen
a_1_b_2.JPG
a_1_b_2.JPG (9.52 KiB) 648 keer bekeken

Gebruikersavatar
Berichten: 24.578

Re: Lastige limiet

Ik weet niet hoe je aan die plots komt, maar als ik de oorspronkelijk gegeven functies als volgt plot:

<!--graphstart--><script type="text/javascript">graph(-1,2,-2,2,300,300,600,600, 'sinh(1/x)/(cosh(1/x)+cosh(1/x))' , 'sinh(1/x)/(cosh(1/x)+cosh(2/x))' , 'sinh(2/x)/(cosh(2/x)+cosh(1/x))')</script><!--graphend-->

Dan hebben we toch:

a<b: 0 (groen)

a=b:1/2 (blauw)

a>b:1 (rood)
"Malgré moi, l'infini me tourmente." (Alfred de Musset)

Berichten: 165

Re: Lastige limiet

Ik heb ze geplot ifv van uw 1/x en dan op oneindig gaan zien.

Wat ik nu juist zie: ik heb bij mezelf in de berekeningen de rol van a en b omgekeerd.

Dat verklaart natuurlijk.

Bedankt voor de moeite.

Gebruikersavatar
Berichten: 24.578

Re: Lastige limiet

Wat ik nu juist zie: ik heb bij mezelf in de berekeningen de rol van a en b omgekeerd.
:D

Graag gedaan.
"Malgré moi, l'infini me tourmente." (Alfred de Musset)

Reageer