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Kann mir jemand erklären, wie diese Aufgabe funktioniert? Dazu angegeben ist noch dass hier ,,Gegeben sind n reelle Zahlen x1, . . . , xn mit 0 < x1 < . . . < xn."

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Du sollst ja ein ungerades Polynom finden, also sind alle Exponenten ungerade. Da der Grad höchstens 3 ist, kommen nur zwei Polynome infrage:

\(f(x)=ax\)

oder

\(f(x)=ax^3+cx\)

Wenn wir uns jetzt die Werte der Sinusfunktion an den gegebenen Stellen ansehen, entfällt direkt die erste Möglichkeit, da es sich hier um eine lineare Funktion handelt, wir also nie zweimal denselben Funktionswert erhalten.

Wir müssen also ein ungerades Polynom dritten Grades bestimmen, dass durch die Punkte (0|0), (\(\frac{\pi}{2}\)|1) und (\(\pi\)|0) geht. Und das ist eindeutig.

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Wow...voll gut erklärt! Dankeschön, ich hätte nicht gedacht, dass es eigentlich so einfach und offensichtlich ist.   ─   koala18 15.12.2020 um 16:50

Kannst du mir bitte auch noch diese Teilaufgabe erklären?
Geben Sie alle Polynome vom Grad höchstens 2n+ 1 an, die die 2n+ 1 Nullstellen 0, ±x1, . . . , ±xn haben.
Zeigen Sie, dass alle diese Polynome ungerade sind.
  ─   koala18 15.12.2020 um 17:14

Kann ich das Polynom mit der Langrange Interpolation bestimmen? Wenn ja, dann müsste ich dafür ja eine 4. Stützstelle wählen und das würde doch, das Polynom wieder uneindeutig machen, da ich die 4. Stützstelle ja frei wähle...   ─   koala18 17.12.2020 um 08:37

Du weißt doch, dass dein Polynom die Form f(x)=ax^3+cx haben muss. Außerdem hast du die Punkte P1(0|0), P2(pi/2|1) und P3(pi|0). Das Produziert meines Wissens ein Gleichungssystem mit 3 Gleichungen und 2 Unbekannten (wobei die erste Gleichung nutzlos ist, da steht dann einfach nur 0=0, bleiben also 2 Gleichungen für 2 unbekannte). Aus diesem Gleichungssystem ziehst du dir die Werte für a und c und bist fertig.   ─   mikado 17.12.2020 um 11:08

Alles klar, danke!   ─   koala18 17.12.2020 um 15:20

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Hier für deine zweite Frage:

Erstmal grenzen wir ein, welche Polynome in Frage kommen. Da wir hier Nullstellen für \(x_{-n}\dots x_{n}\) haben, muss der Grad des Polynoms mindestens 2n+1 sein. Da dies laut Aufgabenstellung auch der größtmögliche Grad des Polynoms ist, muss es also genau vom Grad 2n+1 sein.

Ein solches Polynom kann man ganz einfach folgendermaßen angeben:

\(f(x)=ax(x-x_1)(x-x_2)\dots\)

Aufgrund der Symmetrie der Nullstellen lässt sich das etwas Umformen:

\(f(x)=ax(x-x_1)(x+x_1)(x-x_2)(x+x_2)\dots (x-x_n)(x+x_n)\)

Mittels Binomischer Formeln wird daraus jetzt:

\(f(x)=ax(x^2-x_1^2)(x^2-x_2^2)\dots (x^2-x_2^2)\)

Teilt man diese Funktion in Teilfunktionen \(g(x)=ax\) und \( h(x)=(x^2-x_1^2)\dots (x^2-x_n^2)\) sieht man leicht, dass h(x) ein gerades Polynom sein muss, da alle Faktoren gerade Polynome sind. Demzufolge ist g(x)×h(x)=f(x) ein ungerades Polynom, da jedes Glied in h(x) mit dem ungeraden Polynom g(x)= ax multipliziert wird.

Ich hoffe das hilft.

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Vielen Dank für deine Hilfe. Diesmal hat es zwar etwas länger gebraucht, bis ich jeden Schritt nachvollziehen konnte, da in unsrem Skript die Faktorisierung von Polynom umständlich und kurz beschrieben wurde, aber schlussendlich habe ich es verstanden! :D   ─   koala18 16.12.2020 um 16:37

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