n als Exponent im Zähler und im Nenner (Zahlenfolgen; Grenzwerte)?

3 Antworten

Du koenntest Deinen Bruch als ((2/5)^n - 1) / (5(2/5)^(n+1) - 5) schreiben, d.h. mit 5^n kuerzen. In dieser Form solltest Du den Grenzwert leicht ablesen koennen.

BR14Nx 
Fragesteller
 13.02.2018, 18:00

Ich sehe, die Lösung ist richtig, aber könntest du vielleicht nochmal ein paar Zwischenschritte zeigen, da ich nicht verstehe wie man auf die Idee kommen soll mit 5^n zu kürzen.

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BatesFan  13.02.2018, 18:08
@BR14Nx

Das Problem besteht darin, dass sowohl Zaehler als auch Nenner unendlich gross werden. Intuitiv wuerde ich vermuten, dass fuer grosses n die 5er-Potenzen "wichtiger" sind als die 2er-Potenzen. Es liegt die Vermutung nahe, dass sich der Bruch also so verhalten koennte wie -5^n / 5^(n+1), was ja -1/5 ist (sorry, habe oben versehentlich ein "-" im Nenner geschrieben, aber da muss natuerlich ein "+" stehen).

Ich denke mir nun, dass 5^n die "wichtige" Unendlichkeit darstellt. Ich "entferne" sie aus Zaehler und Nenner, indem ich ausklammere:

(2^n-5^n)/(2^(n+1)+5^(n+1)) = [5^n (2^n / 5^n - 1)] / [5^n (2^(n+1) / 5^n + 5)]

Nun kann man die "problematische" Unendlichkeit 5^n herauskuerzen. Fuer das, was noch uebrig bleibt, verwendet man die Potenzgesetze: 2^n / 5^n = (2/5)^n, 2^(n+1) / 5^n = 5 * 2^(n+1) / 5^(n+1) = 5 * (2/5)^(n+1). Damit kommst Du auf die Form, die ich oben angegeben habe. Im Limes fuer grosse n tragen die Potenzen von 2/5 nicht mehr bei, da ja 2/5 < 1. Dies bestaetigt nochmals die Intuition von oben, dass die 5 den entscheidenden Beitrag liefert. Haette man mit 2^n gekuerzt, waere man nicht zum Ziel gekommen.

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HWSteinberg  13.02.2018, 18:31
@BR14Nx

Man kann immer mit allem kürzen außer 0, warum also nicht 5^n?

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BatesFan  13.02.2018, 18:36
@HWSteinberg

Es steckt schon eine seltsame Faszination dahinter, scheinbar unmotivierte, aber prinzipiell natuerlich nicht verbotene Rechenschritte durchzufuehren, die dann wie durch Zauberhand ein Problem loesen :) Leider muss man dann aber oft zugeben, dass doch eine Intuition dahinter gesteckt hat :D

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jmaz17  13.02.2018, 21:38
@BR14Nx

Bei solchen Problemen hilft es immer, den Bruch mit dem dominierenden Term im Nenner zu kürzen. Denn dann werden alle Terme im Nenner, die zuvor "unendlich" gross und schwer handzuhaben waren, gegen 0 oder zumindest eine Konstante streben. Nun hat man keine (unendlich)/(unendlich), sondern eine (irgendetwas)/Konstante Situation. Noch direkter geht es, wenn man mit 5^(n+1) kürzt.

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HWSteinberg  13.02.2018, 18:30

Viel einfacher als meins, nur typo: + 5 im Nenner statt - 5

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oben - unten +

Sieht für mich nach binomischer Formel aus...

BR14Nx 
Fragesteller
 13.02.2018, 16:29

Im Zähler schon, aber im Nenner nicht.

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Destranix  13.02.2018, 16:34
@BR14Nx

Ich mein, wenn du unten und oben

*(2^(n+1)-5^(n+1))

nimmst, dann löst es sich vielleicht auf...

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BR14Nx 
Fragesteller
 13.02.2018, 17:04
@Destranix

Ja, mit dem vielleicht liegst du richtig....mit dieser Variante kommt man nicht auf die Lösung

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Destranix  13.02.2018, 17:09
@BR14Nx

Kann es sein, das man die Funktion nicht vereinfachen kann?

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Der Grenzwert ist - 1/5:

2^n/Nenner < 2^n/5^(n+1) = 1/5 * (2/5)^n -> 0,

1/5 - 5^n/Nenner (immer positiv!) = (Nenner - 5*5^n) / 5*Nenner = [2^(n+1)+5^(n+1) - 5^(n+1)] / [5*2^(n+1) + 5*5^(n+1)] = 2^(n+1) / [5*2^(n+1) + 5*5^(n+1)] < 2^(n+1) / 5*5^(n+1) = (1/5) * (2/5)^(n+1) -> 0.

Also zusammen 0 - 1/5 = -1/5. Darauf kommt man, indem man sieht, dass die 2^(n+1) im Nenner mit wachsendem n immer unbedeutender gegenüber 5^(n+1) werden, sodass man sie mal testweise weglassen kann und also bekommt (2^n-5^n) / 5^(n+1)