Diferencia entre revisiones de «Curso de alemán nivel medio con audio/Lección 091c»

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:Mathematik von A bis Z (Teil 28)
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:'''Binomischer Lehrsatz'''
:---
:Zuerst eine Begriffsfeststellung. Man nennt eine Zahl der Form <math> (x+a) </math> oder <math> (x+b) </math> eine „binomische Zahl“ oder, wenn mit dieser Zahl multipliziert wird, einen „binomischen Faktor“. Dabei ist das ''x'' hier nicht als Unbekannte aufgefaßt, sondern wird bloß aus gleichsam optischen Unterscheidungsgründen verwendet1)verwendet.
::(<small>Der tiefere Sinn der Verwendung des ''x'' liegt darin, daß der „binomische“ Lehrsatz vorwiegend zur Entwicklung von Funktionen benützt wird, in denen die Veränderliche ''x'' in einem Binom auftritt. </small>)
:„Binom“ (auf: deutsch: „Zweigliederausdruck“) heißt jede additive oder subtraktive Verbindung zweier Zahlen, die irgendwie als neue Einheit aufgefaßt wird.
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:<math> \textstyle C_3 = \binom{n}{3} a^3 </math>. Jetzt ist das Bildungsgesetz schon klar. Und damit ist die Lösung des Problems geglückt. Es ist also:
:<math> \textstyle (x+a)^n = \binom{n}{0} x^n + \binom{n}{1} ax^{n-1} +</math><math> \textstyle\binom{n}{2} a^2x^{n-2} +</math><math> \dots +</math><math> \textstyle \binom{n}{n-1} a^{n-1}x +</math><math> \textstyle \binom{n}{n} a^n </math>.
:Bevor wir einen konkreten Fall berechnen, wollen wir noch die als „Pascalsches Dreieck“ oder „Dreieck der BinornialkoeffizientenBinmnialkoeffizienten" bekannte Hilfstafel besprechen, die es uns in leichtester Weise gestattet, die „Binomialkoeffizienten“ bis zu beliebigem ''n'' aufzubauen. Sie hat folgende Gestalt:
 
??
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:Ohne den etwas umständlichen Beweis für ihre Richtigkeit zu führen, machen wir darauf aufmerksam, daß jede Zahl im Inneren der Hilfstafel gleich ist der Summe der beiden rechts und links über ihr stehenden Zahlen. Dadurch sind wir in den Stand gesetzt, Schritt für Schritt, rein mechanisch, dieses „Dreieck“ ins Unendliche zu erweitern. Es sei noch erwähnt, daß Blaise Pascal dieses Dreieck als „triangulus mathematicus“ (mathematisches Dreieck) selbständig entdeckte, daß die Binomialkoeffizienten aber schon vor Pascal von Michael Stifel (1544) erwähnt wurden und den chinesischen Mathematikern sogar schon um 1300&nbsp;n.&nbsp;Chr.&nbsp;Geb. bekannt waren.
:Man wird mit Recht fragen, wie dieses Dreieck zu benützen sei. Nun, sehr einfach. Die römischen Ziffern links am Rande bedeuten die ganzzahlige positive Potenz, zu der das Binom erhoben werden soll. Dann entsprechen die der betreffenden Zeile angehörigen Zahlen den von uns früher mit <math> C_0 </math>, <math> C_1 </math>, <math> C_2 </math> ... <math> C_{n-1} </math>, <math> C_n </math> bezeichneten Koeffizienten. Sie müssen also auch den kombinatorisch geschriebenen Binomialkoeffizienten gleich sein. Wählen wir etwa als Beispiel den Fall <math> (x+a)^7 </math> und entwickeln wir die Potenz nach dem binomischen Lehrsatz in eine Potenzreihe, fallend nach x:
:<math> \textstyle (x+a)^7 = x^7 + \binom{7}{1} x^6a +</math><math> \textstyle \binom{7}{2} x^5a^2 +</math><math> \textstyle \binom{7}{3} x^4a^3 +</math><math> \textstyle \binom{7}{4} x^3a^4 +</math><math> \textstyle \binom{7}{5} x^2a^5 +</math><math> \textstyle \binom{7}{6} xa^6 +</math><math> \textstyle a^7 </math>.
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:<math> = \textstyle \binom{9}{0} \cdot 1^9 x^0 + \binom{9}{1} \cdot 1^8 x^1 + \binom{9}{2} \cdot 1^7 x^2 + </math><math> \textstyle \binom{9}{3} \cdot 1^6 x^3 + </math><math> \textstyle \binom{9}{4} \cdot 1^5 x^4 + </math><math> \textstyle \binom{9}{5} \cdot 1^4 x^5 + </math><math> \textstyle \binom{9}{6} \cdot 1^3 x^6 + </math><math> \textstyle \binom{9}{7} \cdot 1^2 x^7 + </math><math> \textstyle \binom{9}{8} \cdot 1^1 x^8 + </math><math> \textstyle \binom{9}{9} \cdot 1^0 x^9 </math>
:<math> = 1 + 9x + 36x^2 + 84x^3 +</math><math> 126x^4 +</math><math> 126x^5 +</math><math> 84x^6 +</math><math> 36x^7 +</math><math> 9x^8 +</math><math> x^9 </math>
:Zum Abschluß wollen wir noch beifügen, daß das Binom selbstverständlich auch <math> (x-a)^n </math> oder <math> (-x-a)^n </math> lauten könnte. Nach dem Gesetz der Verknüpfung von VorzeichenbefehlcnVorzeichenbefehlen sind dann die jeweiligen Vorzeichen gemäß den vorkommenden PoLenzenPotenzen von ''x'' und ''a'' zu bestimmen. Hätten wir bei <math> (x-a)^4 </math> etwa das Vorzeichen von <math> 4x^3a </math> festzustellen, so ist es klar, daß es sich nur um ein Minus handeln kann. Denn die Zahl lautet ja <math> 4 \cdot x \cdot x \cdot x \cdot (-a) </math>, also <math> (-4x^3a) </math>.
:Weiters wollen wir versuchen, den binomischen Lehrsatz als Summenformel anzuschreiben:
:<math> (x+a)^n = \sum_{\nu=0}^n \binom{n}{\nu} x^{n-\nu} \cdot a^{\nu} </math>
:<math> = \binom{n}{0} x^na^0 + \binom{n}{1} x^{n-1}a^1 + \cdots +
\binom{n}{n} x^0a^n </math>.
:Da nun aber in der Mathematik durchaus nicht stets nach ganzzahligen positiven Potenzen von Zweigliederausdrücken (Binomen) gefragt wird, müssen wir noch kurz den Fall erörtern, daß uns gebrochene oder negative PoLenzenPotenzen gegeben sind. Wir wählen zuerst das Binom <math> (1+n)^n </math> und fordern, daß das ''n'' entweder eine Bruchzahl oder eine negative Zahl sei. Da wir in unserem Rahmen leider nicht über die Kenntnisse verfügen, diesen Fall von Grund auf zu erörtern, müssen wir uns mit der Feststellung begnügen, daß bei gebrochenem oder negativem PoLenzanzeigerPotenzanzeiger der binomische Lehrsatz oder die BinoinialentwicklungBinomialentwicklung in die sogenannlesogenannte unendliche „Binomialreihe" übergeht, die die Form
:<math> \textstyle (1+x)^n = 1 + \binom{n}{1}x + \binom{n}{2}x^2 +</math><math> \textstyle \binom{n}{3}x^3 +</math><math> \dots +</math><math> \textstyle \binom{n}{r}x^r </math>
:hat. Dabei bedeutet das ''r'' eine noch endliche Zahl, die aber größer sein darf als ''n''.
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