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Aufgabe:

Schreibe folgende Ausdrücke so um, dass Auslöschung vermieden wird

1. ln(x)-ln(y) für x ungefähr y

2. $$ \sqrt{1+\frac{1}{x}}- \sqrt{1-\frac{1}{x}}$$ für x >>1 (ist das größer gleich Symbol?)

Problem/Ansatz:

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ist das größer gleich Symbol?

Steht dort \(\Large \geq \) oder >> ? Würde Sinn machen, damit der zweite Radikand nicht negativ werden kann.

Dort steht der Doppelpfeil >> aber ich weiß nicht was das bedeuten soll

>> steht oft für "sehr viel größer als"

2 Antworten

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Aloha :)

Auslöschung vermeiden heißt, Subtraktion etwa gleich großer Zahlen vermeiden.

zu 1) Für \(x\approx y\) sind die beiden Logarithmen etwa gleich. Das pinke Minuszeichen ist daher schlecht für numerische Berechnungen. Forme mit den Logarithmengesetzen um$$\ln(x)\pink-\ln(y)=\ln\left(\frac xy\right)$$

zu 2) Für \(x\gg1\), also für \(x\) sehr viel größer als \(1\), ist \(\frac1x\) sehr nahe bei Null. Die beiden Wurzelterme sind also etwa gleich groß. Das Minuszeichen zwischen ihnen ist daher ein Problem. Wir erweitern den Ausdruck so, dass wir die dritte binomische Formel nutzen können$$\sqrt{1+\frac1x}\pink-\sqrt{1-\frac1x}=\frac{\left(\sqrt{1+\frac1x}\pink-\sqrt{1-\frac1x}\right)\left(\sqrt{1+\frac1x}+\sqrt{1-\frac1x}\right)}{\left(\sqrt{1+\frac1x}+\sqrt{1-\frac1x}\right)}$$$$\qquad=\frac{\left(\sqrt{1+\frac1x}\right)^2-\left(\sqrt{1-\frac1x}\right)^2}{\sqrt{1+\frac1x}+\sqrt{1-\frac1x}}=\frac{\left(1+\frac1x\right)-\left(1-\frac1x\right)}{\sqrt{1+\frac1x}+\sqrt{1-\frac1x}}=\frac{\frac2x}{\sqrt{1+\frac1x}+\sqrt{1-\frac1x}}$$$$\qquad=\frac{2}{x\left(\sqrt{1+\frac1x}+\sqrt{1-\frac1x}\right)}=\frac{2}{\sqrt{x^2+x}+\sqrt{x^2-x}}$$Das verbliebene Minuszeichen ist unkritisch, da ja \(x\gg1\) gilt.

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Da du äquivalent umgeformt hast, ist der von dir erhaltene Term genauso  schlecht für numerische Berechnungen wie der Ausgangsterm.

Vielleicht besteht die Aufgabe darin, einen einfachen rationalen Näherungs-Term zu finden:

1. Für x≈y benutze f(x) - f(y)  ≈  f'(x)*(x-y) mit f(x)=ln(x) und erhalte ln(x)-ln(y) ≈ (x-y)/x

2. Für y<<1 benutze (1+y)1/2 ≈ 1+y/2 mit y = ±1/x und erhalte  √(1+1/x) - √(1-1/x) ≈ 1/x .

Korrektur : Mein Kommentar https://www.mathelounge.de/1009857/begrunde-warum-neuen-darstellung-keine-ausloschung-betrieben?show=1009914#c1009914 gilt auch hier.

Nee, das passt schon alles so, wie ich das geschrieben habe!

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1. Logarithmusgesetze

2. Quadrieren, dann binomische Formel anwenden, dann Wurzel ziehen.

Avatar von 105 k 🚀

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