Ich würde dir dennoch kurz das Newton Verfahren zum numerischen Lösen solcher Gleichungen vorstellen.
Du hast den Term \( e^x - 1 = 2x \Leftrightarrow 0 = 2x - e^x + 1 \).
Mathematisch gesehen entspricht diese Gleichung also dem Bestimmen der Nullstelle der Funktion \( f(x) = 2x - e^x + 1 \)
Wie oben bereits in den Kommentaren erwähnt, ist das Newton Verfahren ein approximatives Lösungsverfahren, d.h. du startest mit einem Startwert \( x_0 \) und berechnest für den deine nächste Näherung \( x_1 \). Diese Lösung verwendest du wiederum um \( x_2 \) zu bestimmen, bis du hinreichend nah an der gewünschten Lösung bist.
Das Newton Verfahren ist dann definiert durch:
\( x_{k+1} = x_k - \frac{f(x_k)}{f'(x_k)} \)
Das heißt du berechnest die neue Lösung in dem du die alte Lösung in die Funktion und die entsprechende Ableitung einsetzt.
Die Ableitung in deinem Fall lautet: \( f'(x) = 2 - e^x \)
Starten wir nun mit dem Startwert \( x_0 = 1 \). Dann ergibt sich daraus die nächste Lösung durch
\( x_1 = 1 - \frac{2\cdot 1 - e^1 + 1}{2 - e^1} = 1 - \frac{0,2817}{-0,7182} =1,3922 \)
Zur Kontrolle: \( f(x_1) = -0,2392 \)
Wir sind also noch nicht nah genug an der Nullstelle dran. Also müssen wir das ganze nochmal wiederholen mit \( x_1 = 1,3922 \), um \( x_2 \) zu bestimmen
\( x_2 = 1,3922 - \frac{-0,2392}{-2,0237} = 1,274 \)
Auch hier wieder die Kontrolle: \( f(x_2) = -0,0271 \) - Wir erkennen also, dass wir uns der tatsächlichen Lösung annähern.
\( x_3 = 1,274 - \frac{-0,0271}{-1,575} = 1,2568 \)
Der Funktionswert für diese Lösung lautet: \( f(x_3) = -0,00056 \).
Numerisch gesehen befinden wir uns mit unserer Lösung \( x_3 \) somit sehr nah an der gesucht Nullstelle. Demzufolge können wir festhalten, dass eine Lösung deiner Gleichung ungefähr \( x = x_3 = 1,2568 \) beträgt.
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─ erikweidling 28.04.2020 um 21:25