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Hallo alle zusammen,

ich dachte mir, warum nicht auch mal ein Frage stellen^^. 

 

Ich ärgere mich seit einigen Tagen mit einem (persönlichen) Problem herum und komme nicht ans Ziel. Ich dachte mir, wer hier am Silvesterabend zum Corona-Lockdown nichts besseres zu tun hat als Mathe zu machen bei dem bin ich genau richtig :D.

Mein Problem: Ich möchte die Eulersche Identität \(e^{i\varphi}=\cos(\varphi)+i\sin(\varphi)\) zeigen, indem ich die Grenzwertdarstellung für die Exponentialfunktion benutze \(\exp(x)=\underset{n\longrightarrow \infty}{\lim} \left(1+\dfrac{x}{n}\right)^n\). Diese sollte auch für die komplexe Exponentialfunktion \(\exp: \mathbb{C} \longrightarrow \mathbb{C}\) anwendbar sein.

Ich möchte also zeigen:

\(e^{i\varphi} =\underset{n\longrightarrow \infty}{\lim} \left(1+\dfrac{i\varphi}{n}\right)^n =\ldots =\cos(\varphi)+i\sin(\varphi)\)

Ich habe den trigonometrische Pythagoras für die \(1\) eingesetzt um \(\sin(x)\) und \(\cos(x)\) erst einmal in die Gleichung zu bekommen. Dann habe ich viel herumgespielt, bin aber immer nur auf immer komplizierter werdende Terme gekommen, welche irgendwie nicht dahin führen wo ich hin will.

Ich glaube ich bin so in meinem Denken festgebissen, dass ich keinen neuen Gedanken finden kann und keine neue Idee habe um dort weiter zu kommen. Deswegen frage ich euch liebe Community, ob ihr mir einen Input geben könnt, wo ich vllt garnicht dran denke.

Und bitte nicht solche anworten wie ih mit etwas anderem die Identitä besser beweisen. Ich möchte schauen, ob ich es mit der Grenzwertdarstellung der \(e\)-Funktion beweisen kann.

 

Danke euch fürs mitüberlegen und wünsche einen guten Rutsch ;)

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Hast du schonmal versucht, mit Hilfe des binomischen Lehrsatzes den Term in eine Summe umzuschreiben? Die sollte man dann geschickt so umbasteln können, dass man beim Grenzübergang die Reihen für \(\cos\) und \(\sin\) erhält. Das wäre jetzt mein Ansatz gewesen. 

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Selbstständig, Punkte: 30.55K

 

Also du meinst die 1 nicht durch den trigonometrischen Pythagoras ersetzen, sondern an der Stelle oben binomischem Leersatz anwenden? Tatsächlich habe ich das noch nicht versucht :D ... wenn ich nachher mal Zeit hab schreib ich das mal auf und rechne es durch ... P.S. Da hat wohl wirklich einer was gegen dich, schon wieder ein Downvote :D hab’s mal wieder entfernt ... aber danke für die Idee, das mein ich man steckt manchmal in seiner Beweisstrategie fest :D   ─   maqu 31.12.2020 um 19:25

Ich glaube das \(\dfrac{1}{n}\) spuckt mir in die Suppe, denn wie bekomme ich das \(n^k\) im Nenner weg? Also
\(\left(1+\dfrac{i\varphi}{n}\right)^n =\displaystyle{\sum_{k=0}^n \binom{n}{k} \dfrac{(i\varphi)^k}{n^k}}\)
Selbst wenn ich den Binomialkoeffizienten umschreibe bringt mir das nichts. Außerdem versuche ich auch Reihen zu umgehen, siehe die Begründung oben im Kommentar bei der Antwort von wrglprmft
  ─   maqu 31.12.2020 um 20:12

@cauchy oh ja danke hab’s korrigiert .... ja je mehr ich mich damit befasse denke ich es haben in dem Punkt im Skript meines Profs einfach noch die nötigen Werkzeuge gefehlt (Reihendarstellungen), um dies damit beweisen zu können   ─   maqu 31.12.2020 um 20:37

Leider scheint diese Antwort Unstimmigkeiten zu enthalten und muss korrigiert werden. Cauchy wurde bereits informiert.