Mathematik verstehen 6, Schulbuch

284 ANHANG: BEWEISE Zu 7.2 (Seite 133) Satz Jede konvergente Folge ist beschränkt. BEWEIS Sei (an 1 n * N*) eine konvergente Folge mit ​ ​ lim n ¥ •​a​ n = a. Dann können wir zu dem speziellen Wert ε = 1 einen Index n0 * N* finden, sodass für alle n º n0 gilt: ​| an – a | ​< 1 É – 1 < an – a < 1 É a – 1 < an < a + 1. Daraus folgt: • Die kleinste Zahl unter den Zahlen a1 , a2 , …, ​a ​n 0 ​– 1 ​, a – 1 ist eine untere Schranke der Folge. • Die größte Zahl unter den Zahlen a1 , a2 , …, ​a ​n 0 ​– 1 ​, a + 1 ist eine obere Schranke der Folge.  Zu 7.4 (Seite 139) Satz Eine geometrische Folge (b​ n ​1 n * ℕ) mit ​b n ​= c · ​q n ​ist (1) beschränkt, wenn ​| q | ​ª 1, (2) nicht beschränkt, wenn ​| q |​ > 1. BEWEIS Es gilt ​​| bn | ​= ​​| c · q n | ​= ​| c | ​· ​​| qn | ​= ​| c | ​· ​| q |​n (1) Ist ​​| q |​ ª 1, dann ist ​| q | ​n ​ª 1 (vgl. Seite 21). Somit folgt 0 ª ​| b n | ​ª ​| c | ​für alle n * N. (2) I st ​| q |​ > 1, dann genügt es zu zeigen, dass ​| q | ​n ​ab einem gewissen Index jede noch so große reelle Zahl K übersteigt: ​| q | ​n ​> K É n · log 10 ​​| q | ​> log10K É n > ​ log10K _ log10 ​| q |​ ​ Wählen wir also einen Index n0 > ​ log10K _ log10 ​| q |​ ​, dann ist ​| q |​n > K für alle n º n 0 .  Zu 8.1 (Seite 154 und 155) Satz Ist ​a 1 ​+ ​a 2 ​+ … + ​a n ​eine endliche arithmetische Reihe, so ist ihre Summe S = ​ n _ 2 ​· (​a 1 ​+ ​a n)​. BEWEIS Sei k die Differenz aufeinander folgender Glieder. Wir fassen das erste und das letzte, das zweite und das vorletzte, das dritte und vorvorletzte Glied usw. zusammen: a1 + a2 + a3 + … + an – 2 + an – 1 + an a1 + an a2 + an – 1 = (a1 + k) + (an – k) = a1 + an a3 + an – 2 = (a1 +2k)+(an –2k)=a1 + an usw. Die beiden zusammengefassten Glieder ergeben jeweils a1 + an . • Ist n gerade, so werden ​n _ 2 ​Zusammenfassungen vorgenommen. Somit gilt: a1 + a2 + … + an = ​ n _ 2 ​· (​a 1 ​+ ​a n)​ • Ist n ungerade, so werden ​n – 1 _ 2 ​Zusammenfassungen vorgenommen und das mittlere Glied bleibt übrig. Wegen der konstanten Differenz aufeinander folgender Glieder ist dies der Mittelwert von a1 und an . Somit gilt: a1 + a2 + … + an = ​ n – 1 _ 2 ​· (​a 1 ​+ ​a n)​ + ​ a1 + an _ 2 ​= ​ (n – 1) · (a1 + an) + (a1 + an) ____ 2 ​= ​ n · (a1 + an) _ 2 ​= ​ n _ 2 ​· (​a 1 ​+ ​a n)​  Nur zu Prüfzwecken – Eigentum des Verlags öbv

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