Wie rechne ich mit der Landau-Notation?

Aufrufe: 1073     Aktiv: 06.02.2021 um 15:16

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Hallo zusammen

Ich befasse mich gerade mit Taylorapproximationen. Dabei wird die Landau-Notation verwerdet von welcher ich aber nicht ganz schlau werde wie ich nun explizit damit rechnen darf.
Wir haben sie wie folgt definiert \(f(x)=o(g(x))\) für \(x->x_0\) wenn \( \lim\limits_{x \rightarrow x_0}{\frac{f(x)}{g(x)}=0}\). Ich werde aber wirklich nicht schlau aus dieser Notation, vorallem wenn es um Beispiele wie diese hier geht:

Könnte mir jemand helfen wie ich mit Landau rechnen kann?

Vielen Dank
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2 Antworten
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Das klärt sich direkt mit der Definition, z.B. \(f(x)=o(x^4)\) bedeutet \(\frac{f(x)}{x^4}\to 0\), also in der letzten Zeile z.B. \(\lim\limits_{x\to 0} \frac{o(x^4)}{x^4}=0\).
Z.B. das \(o(x^4)\) am Ende der ersten Zeile kommt vom Taylor-Restglied \(R\), denn \(R\le C\frac{x^6}{6!} =D\,x^6 = o(x^4)\) für \(x\to 0\), denn \(\frac{x^6}{x^4} \to 0\) für \(x\to 0\).
Die Schreibweise kommt z.B. in der Numerik oft vor. Was dabei verwirrend ist, ist die Verletzung des Gleichheitszeichens:
es kann sein, dass \(f_1(x)=o(g(x))\) und \(f_2(x)=o(g(x))\), aber \(f_1(x)\neq f_2(x)\), falls beide \(x\to x_0\) sind. Genauer, das ist sogar meistens so. Genauso übrigens für O(g(x)). Manche schreiben daher auch besser: \(f(x)\in o(g(x))\) und meinen damit, dass es in einer Funktionenklasse ist. Das tun aber nur die wenigsten.
Man sollte immer dabei schreiben, für welchen Grenzwert es gemeint ist.
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aber wiso gibt dann \(\frac{o(x^4)}{x^4}=0\) wenn x->0 würde das nicht 1 geben, da ja beide Funktionen gleich schnell wachsen   ─   karate 06.02.2021 um 14:01

irgendwie komme ich eben bei deiner ersten zeile nicht draus
  ─   karate 06.02.2021 um 14:49

ah okei   ─   karate 06.02.2021 um 15:16

Leider scheint diese Antwort Unstimmigkeiten zu enthalten und muss korrigiert werden. Mikn wurde bereits informiert.
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Das kleine Landau Symbol \(\mathcal{o}\) sagt, aus, dass eine Funktion langsamer wächst als eine andere. Für \(f=\mathcal{o(g)}\) bedeutet dies, dass \(f\) langsamer wächst als \(g\). Dies kann man auch mit einem Grenzwert beschreiben. Da \(g\) schneller als \(f\) wächst, wird in dem Grenzwert \(\lim_{x \to \infty}\frac{f(x)}{g(x)}\) der Nenner immer größer, sodass er gegen \(0\) konvergiert.
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