home-harmening:mathematik:summen

Unterschiede

Hier werden die Unterschiede zwischen zwei Versionen angezeigt.

Link zu dieser Vergleichsansicht

Nächste Überarbeitung
Vorhergehende Überarbeitung
home-harmening:mathematik:summen [2025/09/28 07:34] – angelegt charmeninghome-harmening:mathematik:summen [2025/10/21 05:45] (aktuell) charmening
Zeile 1: Zeile 1:
-====== Summen ====== +====== Summen ====== 
 +=== - Allgemein === 
 +**Bezeichnung**\\ 
 +\\ 
 +$\sum_{i=1}^{n} a_i $\\ 
 +\\ 
 +Bedeutet Die Summe aus $a1+a2+a3+...an$\\ 
 +gelesen Die Summe aus allen Zahlen von $i=1$ bis $n$.\\ 
 +\\ 
 +**Beispiele**\\ 
 +\\ 
 +a) $\sum_{i=-2}^{2} (-i)^2=2^2+1^2+0^2+(-1)^2+(-2)^2=4+1+0+1+4=10$\\ 
 +\\ 
 +b) $\sum_{j=0}^{4} x^j=x^0+x^1+x^2+x^3+x^4=1+x+x^2+x^3+x^4$\\ 
 +\\ 
 +=== - Sonderfälle === 
 +Ist die Summationsgrenze gleich der oberen, bedeutet dies, dass die Summe aus eine Zahl (etwa $a_j$) besteht. $\sum_{i=j}^{j} a_i = a_j$\\ 
 +Ist due untere Summationsgrenze größer aus die Obere, wird das Ergebnis der Summe als Null definiert. $\sum_{i=3}^1 a_i = 0$\\ 
 +\\ 
 +=== - Mengen im Summenzeichen === 
 +Das Summenzeichen kann auch als Notation für Indexmengen verwendet werden.\\ 
 +\\ 
 +**Beispiel**\\ 
 +\\ 
 +a) $I={2,5,7,12,15}$\\ 
 +\\ 
 +$\sum_{i \in I} i=2+5+7+12+15=41$\\ 
 +\\ 
 +b) Ist $I={k|k=2n,n \in \mathbb{N}}={2,4,6,...}$ die Menger der gerade Zahlen, so gilt\\ 
 +\\ 
 +$\sum_{i \in I} \frac{1}{i^2}=\frac{1}{2^2}+\frac{1}{4^2}+\frac{1}{6^2}+...$\\ 
 +\\ 
 +=== - Rechenregeln === 
 +\\ 
 +$\sum_{i=1}^{n} (c*a_i)=c(\sum_{i=1}^{n} a_i)$ Quasi kann die Endumme auch mit Faktor am ende Multipliziert werden.\\ 
 +\\ 
 +$\sum_{i=1}^{n} (a_i+b_i)=\sum_{i=1}^{n} a_i + \sum_{i=1}^{n} b_i$ Quasi könne auch Zwei Ensummen miteinander aufsummiert werden.\\ 
 +\\ 
 +$\sum_{i=1}^{n} (c*a_i + d * b_i) = c \sum_{i=1}^{n} a_i + d \sum_{i=1}^{n} b_i$ Die Komination aus beiden Regeln davor.\\ 
 +\\ 
 +**Beispiel** 
 +\\ 
 +a) <color #ed1c24>$\sum_{i=1}^{12} i = 1+2+3+4+5$</color>$+$<color #00a2e8>$6+7+8+9+10+11+12=\sum_{i=1}^{5} i + \sum_{i=6}^{12} i$</color>\\ 
 +\\ 
 +b) $\sum_{i=1}^{6}(3*i)=3*\sum_{i=1}^{6}i$\\ 
 +\\ 
 +=== Indexverschiebung === 
 +Gelegentlich ist es nützlich die Summationsgrenzen zu verschieben. Das Verfahren beruht auf einer Darstellung der Art\\ 
 +\\ 
 +$\sum_{i=1}^{2}a_i=a_1+a_2=a_{3-2}+a_{4-2}=\sum_{i=3}^{4}a_{i-2}$\\ 
 +\\ 
 +Allgemein gilt wenn durch einen beliebigen Wert $k$ verschoben werden soll\\ 
 +\\ 
 +nach oben verschieben $\sum_{i=1+k}^{n+k}a_{i-k}$\\ 
 +\\ 
 +nach unten verschieben $\sum_{i=1-k}^{n-k}a_{i+k}$\\ 
 +\\ 
 +**Regel** 
 +  - Die obere und untere Summationsgrenze werden um den selben Faktor $k$ erhöht oder erniedrigt. 
 +  - Der Summationsindex wird in der Summation bei jedem Auftreten durch $i+k$ bzw. $i-k$ ersetzt.  
 +\\ 
 +=== Spezielle Summen === 
 +  - Sind alle $a_i$ gleich einem Wert $c$, d.h. gilt $a_i=c$ für jedes $i$, lässt sich die Summer schreiben als \\ $\sum_{i=1}^{n}a_i=\sum_{i=1}^{n}c=$<color #ed1c24>$c+...+c$</color>$=n*c$ <color #ed1c24>Also  n mal c</color> \\ \\ Allgemein $\sum_{i=j}^{n}a_i=\sum_{i=j}^{n}c=(n-j+1)*c$\\ \\ 
 +  - Sind alle $a_i$ gleich ihrem Index i, d.h. gila $a_i=i$ für jedes $i$, lässt sich die Summer schreiben als \\ $\sum_{i=1}^{n}a_i=\sum_{i=1}^{n}i=\frac{n(n+1)}{2}$ <color #ed1c24>Arithmetische Summe</color>\\ \\ 
 +  - Sind alle $a_i$ gleich dem Quadrat ihres Indes $i$, d.h. gil $a_i=i^2$ für jedes $i$, lässt sich die Summe schreiben als \\ $\sum_{i=1}^{n}a_i= \sum_{i=1}^{n}i^2=\frac{n(n+1)(2n+1)}{6}$ \\ \\ 
 +  - Sind alle $a_i$ gleich der $i-ten$ Potens einer Zahl $c$, lässt sich die Summe über alle $a_i$ schreiben als \\ $\sum_{i=1}^{n}c^i=\frac{c-c^{n+1}}{1-c}=\frac{1-c^{n+1}}{1-c}-1$ \\ \\