Hausaufgabenblatt 12


 

Aufgabe HA 52

 

Unter Anwendung der Regel von l'Hospital sind folgende Grenzwerte zu ermitteln:

(i) \( \displaystyle\lim_{x\to 0}\frac{\sin x}{x} \)
(ii) \( \displaystyle\lim_{x\to 0}\frac{e^x-1}{x} \)

 

Aufgabe HA 53

 

Wir betrachten erneut die hyperbolische Funktion \[ f(x):=\sinh x=\frac{1}{2}\,(e^x-e^{-x}),\quad x\in\mathbb R. \]

(i) Stellen Sie eine Formel auf für die ersten \( k\in\mathbb N_0 \) Ableitungen

\[ \frac{d^k}{dx^k}\,\sinh x. \]

(ii) Bestimmen Sie das Taylorpolynom \( T_n(x,x_0) \) sowie das Lagrangesche Restglied \( R_{n+1}(x,x_0) \) in der Taylorschen Formel

\[ f(x)=\sum_{k=0}^n\frac{f^{(k)}(x_0)}{k!}\,(x-x_0)^k+R_{n+1}(x,x_0) \]

  mit dem Entwicklungspunkt \( x_0=0. \)
(iii) Beweisen Sie

\[ \lim_{n\to\infty}R_{n+1}(x,0)=0, \]

  und schließen Sie daraus auf die Taylorreihenentwicklung

\[ \sinh x=x+\frac{x^3}{3!}+\frac{x^5}{5!}+\frac{x^7}{7!}+\ldots \]

 

Aufgabe HA 54

 

Beweisen Sie unter Verwendung der Taylorschen Formel \[ -\,\frac{1}{8}\,x^2\le\sqrt{1+x}-\left(1+\frac{x}{2}\right)\le 0\quad\mbox{für}\ 0\le x\lt\infty\,. \]

 

Aufgabe HA 55

 

Aus der bekannten Entwicklung \[ e^x=1+\frac{x}{1!}+\frac{x^2}{2!}+\frac{x^3}{3!}+\ldots+\frac{x^n}{n!}+\ldots\,,\quad x\in\mathbb R, \] für die Exponentialfunktion ist folgende Approximation abzuleiten \[ \frac{1}{\sqrt{e}}\approx 1-\frac{1}{2}+\frac{1}{8}-\frac{1}{48}+\frac{1}{384}-\frac{1}{3840}+\frac{1}{46080}=0.6065321180555\ldots \]