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Die Funktion f(x)=sin(x) + 5x^2 soll an einer unbekannten Stelle $$ x \in \left[ 1,2 \right] $$ ausgewertet werden. Dazu soll ein Näherungswert $$ \tilde { x } \in \left[ 1,2 \right] $$ benutzt werden.

Wie groß darf der Relative Fehler von $$ \tilde { x } $$ höchstens sein, damit der relative Fehler von $$ f(\tilde { x } ) $$ höchstens 10% ist?

Ansatz:

$$ \frac { |f(x)-f(\tilde { x } )| }{ |f(x)| } \le \frac { M*|x| }{ |f(x)| } \frac { |x-\tilde { x } | }{ |x| } $$

M habe ich berechnet, es ist das Maximum aus der Abgeleiteten Funktion mit x=2, M=21

$$ 0.01\le \quad 21\frac { |x| }{ |f(x)| } \frac { |x-\tilde { x } | }{ |x| } $$

Auflösen nach

$$ \frac { |x-\tilde { x } | }{ |x| } $$

ist die Idee

Ich komme hier aber nicht weiter:

$$ \frac { |x| }{ |f(x)| } $$

Das soll angeblich 2/5 sein, da komme ich aber einfach nicht drauf...

So hätte ich gerechnet:

$$ 0.1\le \quad 21\frac { |2| }{ |21| } \frac { |x-\tilde { x } | }{ |x| } $$

Als Lösung wird aber das hier angegebN:

Angeblich kommt hier 0.1/8.4 raus..


Kann mir Jemand erklären, wie das funktioniert? Und was man beachten muss?

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1 Antwort

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Hi,

Es gilt, wie Du ja auch berechnet hast,

$$ \left|  \frac{f(x) - f(\tilde x)}{f(x)}   \right|  \le \left| \frac{f'(\xi)}{f(x)} \cdot x \cdot \frac{x - \tilde x}{x}  \right|  \le 21 \left| \frac{x}{f(x)}  \right|   \cdot \left| \frac{x - \tilde x}{x} \right|  $$

Weil die Funktion \( \frac{x}{f(x)} \) monoton fallend auf \( [1,2] \) ist folgt

$$ 21 \left| \frac{x}{f(x)}  \right|  \cdot \left| \frac{x - \tilde x}{x} \right| \le  \frac{21}{5} \left| \frac{x - \tilde x}{x} \right| \overset{!}{\le} \frac{1}{10} $$

Daraus folgt

$$ \left| \frac{x - \tilde x}{x} \right| \le \frac{5}{10 \cdot 21} = 0.024 $$

Avatar von 39 k

Wie bist du auf 5 gekommen?

$$ \left|  \frac{x}{f(x)} \right| \le \frac{1}{f(1)}  < \frac{1}{5} $$

Ok. Könnte man nicht auch den exakten Wert von |f(1)| nehmen?

Kann man auch.

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