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Forum "Differentiation" - n-te ableitung vom tangens
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n-te ableitung vom tangens: Frage (beantwortet)
Status: (Frage) beantwortet Status 
Datum: 11:07 Di 25.01.2005
Autor: Dschingis

hiho,
ich soll zeigen, dass die n-te ableitung von f(x)= tan(x) als Polynome (n+1)ten grade in tan x ausdrückbar sind.

muß ich da die reihen von sin und cos benutzen?

oder einfach tan(x)= sin(x) / cos(x) ableiten und dann sieht man das von selbst?

greetz

dschingis

        
Bezug
n-te ableitung vom tangens: Ansatz
Status: (Antwort) fertig Status 
Datum: 11:31 Di 25.01.2005
Autor: Loddar

Hallo Dschingis!


> ich soll zeigen, dass die n-te ableitung von f(x)= tan(x)
> als Polynome (n+1)ten grade in tan x ausdrückbar sind.
>  
> oder einfach tan(x)= sin(x) / cos(x) ableiten und dann
> sieht man das von selbst?

[daumenhoch]


Ich zeige Dir das mal an der 1. Ableitung:

$$f(x) \ = \ [mm] \tan(x) [/mm] \ = \ [mm] \bruch{\sin(x)}{\cos(x)}$$ [/mm]

$$f'(x) \ = \ [mm] \bruch{\cos(x) * \cos(x) - \sin(x)*[-\sin(x)]}{\cos^2(x)} [/mm] \ = \ [mm] \bruch{\cos^2(x) + \sin^2(x)}{\cos^2(x)} [/mm] \ = \ [mm] \bruch{\cos^2(x)}{\cos^2(x)} [/mm] + [mm] \bruch{\sin^2(x)}{\cos^2(x)} [/mm] \ = \ 1 + [mm] \tan^2(x)$$ [/mm]

Wenn Du nun die nächsten Ableitungen bildest (mit MBProduktregel und MBKettenregel), wirst Du genau Deine o.g. Aufgabenstellung erkennen.

Ich weiß nun nicht, ob Du dies dann auch noch allgemein für die n-te Ableitung [mm] $f^{(n)}(x)$ [/mm] zeigen sollst (z.B. mit vollständiger Induktion).


Siehst Du nun klar(er) ?? ;-)

Grüße
Loddar


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Bezug
n-te ableitung vom tangens: Frage (beantwortet)
Status: (Frage) beantwortet Status 
Datum: 16:29 Di 25.01.2005
Autor: Soldi01

Sieht ein polynom nicht so aus: [mm] f(x)=a_{n}*x^{n}.....a_{0}[/mm]?
oder kann ein Polynom auch wie in diesem Fall aussehen [mm]f(x)=\tan^{2}(x) +1 [/mm]?
Das interessiert mich wirklich mal weil mir kein Prof und Lehrer eine Aussagende Antwort geben wollte....

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Bezug
n-te ableitung vom tangens: Antwort
Status: (Antwort) fertig Status 
Datum: 18:14 Di 25.01.2005
Autor: moudi


> Sieht ein polynom nicht so aus:
> [mm]f(x)=a_{n}*x^{n}.....a_{0}[/mm]?
>  oder kann ein Polynom auch wie in diesem Fall aussehen
> [mm]f(x)=\tan^{2}(x) +1 [/mm]?
>  Das interessiert mich wirklich mal
> weil mir kein Prof und Lehrer eine Aussagende Antwort geben
> wollte....

Natürlich ist [mm] $\tan^{2}(x) [/mm] +1$ kein Polynom in der Variablen x.

Aber wenn ich im Polynom [mm] $P(z)=z^2+1$ [/mm] die Variable z durch [mm] $\tan(x)$ [/mm] ersetze, dann
erhalte ich [mm] $\tan^{2}(x) [/mm] +1$, deshalb spricht man von einem Polynom in der "Variablen [mm] $\tan(x)$". [/mm]

mfG Moudi


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Bezug
n-te ableitung vom tangens: Frage (reagiert)
Status: (Frage) reagiert/warte auf Reaktion Status 
Datum: 18:21 Do 27.01.2005
Autor: Sabine_

Hallo!
Ich habe diese Aufgabe auch zu lösen.

Die Ableitungen sind kein Problem, aber wie genau soll ich das jetzt als Polynom (n+1)ten Grades schreiben?

Könnt ihr mir bitte helfen!?

Gruß, Sabine_

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Bezug
n-te ableitung vom tangens: Frage (beantwortet)
Status: (Frage) beantwortet Status 
Datum: 19:39 Do 27.01.2005
Autor: Sabine_

Hallo, wollte noch schnell die Ableitungen schreiben:

Wenn ich ein Polynom P(z) aufstellen möchte und z = tan x, dann sind meine Ableitungen

1. [mm] 1+z^2 [/mm]
2. 2z + 2 [mm] z^3 [/mm]
3. [mm] 2+8z^2 [/mm] + [mm] 6z^4 [/mm]
4. 16z + [mm] 12z^2 [/mm] + [mm] 28z^3 [/mm] + [mm] 12z^4 [/mm] + [mm] 12z^5 [/mm]

Und wie stelle ich jetzt das Polynom auf?

Gruß, Sabine_

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Bezug
n-te ableitung vom tangens: Antwort
Status: (Antwort) fertig Status 
Datum: 23:53 Do 27.01.2005
Autor: moudi


> Hallo, wollte noch schnell die Ableitungen schreiben:
>  
> Wenn ich ein Polynom P(z) aufstellen möchte und z = tan x,
> dann sind meine Ableitungen
>  
> 1. [mm]1+z^2 [/mm]
>  2. 2z + 2 [mm]z^3 [/mm]
>  3. [mm]2+8z^2[/mm] + [mm]6z^4 [/mm]
>  4. 16z + [mm]12z^2[/mm] + [mm]28z^3[/mm] + [mm]12z^4[/mm] + [mm]12z^5 [/mm]

Die 4-te Ableitung ist falsch, richtig wäre [mm] $24z^5+40z^3+16z$, [/mm] wobei [mm] $z=\tan(x)$. [/mm]

>  
> Und wie stelle ich jetzt das Polynom auf?

Ich glaube nicht, dass eine explizite Darstellung für die n-te Ableitung von [mm] $\tan(x)$ [/mm] gefordert ist.
Man muss nur beweisen, dass die n-te Ableitung von [mm] $\tan(x)$ [/mm] ein  Polyonom vom Grad n+1 in der Variablen [mm] $z=\tan(x)$ [/mm] ist.

Das beweist man natürlich mit Indukton nach n. (selber ausprobieren!)

mfG Moudi

>  
> Gruß, Sabine_
>  

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