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23A.2 Pi mit Integral und Arcustangens berechnen; Leibniz-Reihe


CC-BY-NC-SA 3.0

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jaschon angedrohtdas man Stammfunktionangeben kanndass es ihr ein glücklicher Zufalles gibt zwar immer Stammfunktionen?? Komma sie im allgemeinen nicht mit üblichen Funktionen hinschreibenkann sie auf Malen man kann sie numerisch schätzenaber man kann sie nicht mit den üblichen Funktionen Sinus großes X Mannshafens und insoweit in der Funktion hinschreibenim allgemeineneinen jetzt nur ein Fall wo das gerade noch so klappt's und das Ergebnisein sehrüberraschendesistnämlichwenn ich folgende Funktionen integrierenzwar von null bis eins Leser die Funktion einst durch eins Plus X Quadratvondem Dingändert sich vielleicht noch eineran die StammfunktionPunktdas warder Erguss dann insTal der Arcus Tangens von X ist eine Stammfunktiondazu denn wir haben schon überlegtdie Ableitung vom August an Gentz ist eins durch eins Plus X Quadratkönnen sich notfalls auch normal die Kurven angucken einst durch eins Plus X Quadratwenn X über alle Grenzen wächst wird das null werdenin positiver Richtung wie negative Richtung diese Zahl wird niemals negativ werden wenn X gleich null ist ist es der größte Wert überhauptweil dann deren Nenner hier am dichtesten bei eins ist das jetzt eine Glockenfunktionwerden einzig als posix Quadratsowasnicht die Gaußglocke aber eine Doppelfunktionund der Argus Tangenspasst doch ganz nett dazuals Stammfunktionmit den Akkus Tangens ableitendie Atlantis fast nur hier obenpositiv aber fast null das passiert so wie es die Ableitung positiver steigt ganz kleines bisschenfast nur die Ableitung was dazu ist die Ableitung einstmals dazunicht ganz unplausibel dass das so sein muss und lernte so nachgerechnet dass das so seindas die Ableitung von Markus dann gleicheins durcheins Plus X Quadrat istnunjetzt setzen Sie mal null und eins ein was ist der Akku seines von null ?? billig was ist der Akku seines von eins??Fische hieralso hier steht dann wenn ich ausrechnen das ist der Argus Tangensvon eins minus der Argus Tangens von null die Stammfunktionominöse Stammfunktion und Gesangs von null Hamburger sogar noch gesehen im Bild ist nullist nicht wirklichtragischfür welchenplausiblen Winkel wird der Tangens nullnullund hier für welchen sinnvollen Winkel mit der Tangente eins ich brauch ein Dreieckin dem das Verhältnisgegen Kathete durch einen Vertreter ??die Gegend Kathete ist zu lang für die an Kathete Das heißt Tangens eins das Verhältnis ist eins?? gegenwärtige lang für die ein Kathete sehendas muss gleich schändlich seinwenn vierzig Grad und vierzig Grad das hier müssen fünfundvierzig Grad sein der Argus Tangens von einmüssen sinnvollerweise von vierzig Grad seinnatürlich hier Bogenmaß arbeiten nicht fünfundvierzig GradPi sindhundert achtzig Grad die halbe sind neunzig Grad die viertedas ist doch lustig dieses integral hier gibt die vierteich integriereso eine Funktion die doch ganz harmlos aussieht da steht nichts Schlimmes mit Kreisenund mit Winkeln und ähnlichen Geschichtenund ich kriege plötzlich die Viertel raus aus einer harmlosen Funktiondas spannende ist das ich dieses integral noch komplett anders berechnen kann weil diese Funktion so harmlos ist das machen jetzt mal damit fing eine Formel für diees keineeffiziente Formel für Pi aber eine sehr überraschende Formel für dienämlichhat sich versucht jetzt das integral auf andere Weise zu lösenerbitte Sammer direkt mit der Stammfunktionwird probier es andersund zwar erinnert man sich an folgendeseinst durcheinsminuszwei Z eins durch eins minus Zdafür gab'seine Formeldas hier war die geometrische Reihe wenn ich die auf summiereneins plusplus Z Quadrat groß Z hoch dreiund so weiter bis ins unendlicheAufsummenhat auch nicht immer funktioniert das geht nur wenn der Betrag von Z kleiner ist als einsbei der geometrischen Reiheder Trick war hier mal endlich viele zu nehmensowas zustande gekommen eins Prozent plus und so weiter plus Z hochKomma hundertund dann mit dem eins minus Z zu multiplizierendann ergab sich eine Teleskopsummeeinzusetzen sind ?? hundert und mit dem minus Zhat sich die Hälfte wieder weggehobenanden Trick kann man nun verwendenund zu sagen was einst durch eins Plus X Quadrat istwenn mein X nicht zu sehr aus dem Ruder läuft sie hier läuft das X ja von null bis einsvon null bis eins Das heißt X Quadratläuftauch von null bis einssteht zwar kleiner einsamer Skat das letzte Stückchen hier wenn X gleich ein ?? funktionierenzumindest für die Physiker und Ingenieuresind da sehr zuversichtlich dass das schon funktionierenwas passiert mit dieser Formel wenn sie die anwenden auf eins durch eins Plus X Quadratund dann versuchen das integral zu bildenalso man macht eine Substitutionja X Quadratminus ZoderZ ist gleichminus X Quadratdas Ersetzennun in der Formel obenin der Familiedie hier Z gleichmäßig Quadrat einsetzen steht der einst durch eins Plus X Quadratwissen sich hier dann analog bilden das also einsminus X Quadratassistant Z QuadraterteiltPlus X such vierund dann hierdurch Mieder minusminusX Prosechsplusminusund so weiter immer abwechselndplus Minus plus Minus Plus sodamit habe ich eine andere Art wie ich jetzt plötzlicheine Stammfunktion hierzu finden kannin eins durch Einfluss X Quadrat das es nicht richtig prickeln darf eine Stammfunktion zu finden lustiger Weisekennen wir einer Pizzeria Zufall das war eine Kenwarenaber jetzt am eine ganz andere Art Widerstand und zur finden könnenüber die rechte Seiteum sich mal an was hierzu jetzt die Stammfunktionist und Brechen des integralhiermit aus mit einer Stammfunktion zu der rechten Seite ausdie Gral von?? wann wird das integral von null bis eins über eins durcheins Plus X Quadratdas integral hiervon von null bis einsist dann ja auch das integralhiervon von null bis eins und für den hier sollten Stammfunktion angeben könnenokaysoweit sindsie das gibteine ganz simple Möglichkeit das zu integrierenjetzt von null bis eins eins durch eins Plus X Quadrat TXamShop Komma denkam mir so hin das ist also Klammer auf eins minus X Quadrat plus X vier minus Ixus sechs plusminusund so weiterXdas könnte man mit dem Summenzeichenschreibenoder sie zu hässlich ausschreibe ich lieber so dann weiß ich was ich da machenunnebenbei hier Klammer aufdass sie Täter aus wenn sie da keine Klammern schreiben Sie das so aus als ob ihr der letzte mit X modifiziert wirdund der Rest hiervon in der Gegend hängt er mich viel schickerbeim integralDali Klammer zu haben integraleine Summe stehtja und jetzt geht das hier nach Schema F aus einer was dazu sagenwas dieMathematik davon hältUnterschied zur Physik und zu Ingenieurkunstanin der Physik undim Ingenieurwesenist man da jetzt ziemlich gnadenlosundsagt okay ihr vorne Stammfunktiondas es ja wohl X und jede Stammfunktionist ja wohl X hochdrei Dritteln eine Stammfunktionist X hochfünf jene Stammfunktionist Ixus siebensiebtelplusminusund so weiter klar wie das weitergehen muss anscheinend immer ungerade Potenzen durchjeweilige Potenz mit plus Minus plus Minus plus minuseindazu machenin den Grenzen von null bis einsund dann finde ich also wenn ich die eins Einsätzeeins minusein drittelplus ein Fünftelminusein siebtelplusminus und so weiterdie Kehrwerteder ungeraden Zahlen immer abwechselnd mit plus und minusminus null einsetzenBayer null null null null null dass sich der Wegim ?? Organalso finde ichauf diese Weise dasWasser die eine Art das integral ausrechnen mit derüberraschenden Stamm Punkt und Akkus Tangensich finde das die Viertel sein mussnuneins minus ein drittel plus ein Fünftel minus ein siebtel sind passiert überhaupt nichts Schlimmesdas sind die Kehrwerteder ungeraden Zahlenmit Plus und Minus und das plötzlich die Kopie Viertelaus ganz schrägen GrundeähmFußnotedie schonende Behandlung bedeutet gerade die Mathematikerkriegen bei diesen Sachen die das kalte grausen ?? man das so rechnetamerstens gilt dieses hier nur wenn XQuadratstrikt kleiner ist als einzig die aber bis eins dran das ist nicht ganzsauberzweitens ist das sie keine endliche Summe versteht michirgendwas mit tausend Termen und eines Feierabend ?? stehen unendlich viele Summen deshalb mit Grenzwerten zu tun ?? muss vorsichtig seinähm wenn ich ein integral einer Summe mit tausend zu machen bilde dann kann ich das integral jeweils einzeln bilden ?? wenn ich ein integral von unendlich vielen Summen hier haben eine Reihedann muss ich eigentlich vorsichtig seinin der Mathematik zumindestnunalso nicht wundern wenn sie NV Wikipedia gucken oder so und dann eine seitenlange Herleitung dafür finden wenn man das sauber machen will was es wirklich wasserdicht ist muss man sehr viel vorsichtiger sein als ich das jetzt hier vorgeführt habenda sind dieLeute aus der Physik und aus wenig Ingenieurweseneher gnadenlos was das angeht auch in der Mathematik passt deutlich mehr aufamdas heißtwir finden alsoPi ist dasvierfachevon eins minus ein drittel plusein Fünftel minus ein siebtelplusminus und so weiterdas ist allerdings keine geschickte Idee um Pi auszurechnenwenn sich hierbis zumwas normalhundertsten zum angebender ?? muss das an wenn sie hier bis zum hundertsten zum angehenin welcher Größenordnungist der hundertste so mahntder hundertste so mahnt was ihrplus minus ein hundertster Stelle dazu kommt ein zwei drei vier ist in der Größenordnungvon ein zwei hundertstees geht immer doppelt so schnelleins zwei drei vier hier ein hundertster Stelle mit irgendwas in der Größenordnung von ein zwei Hundertstel stehenwenn sie hundert auf summiert haben hiervon heißt es hundert von diesen Geräten auf summieren ?? geht das noch immer um plus minus ein zwei hundertstedas heißt sie habenmit Glück zwei Stellen hinter dem Komma nachdem sie hundert auf summiert haben das macht nicht viel Spaß andiese Reihe ist keine gute Idee um Pi tatsächlich auszurechnenes dauert ewig lang bis diese Reihe sich auf ein Viertel von Pizusammenziehtdass es keine gute Idee so ausrechnen als misshandelte plus ein Fünftel der siebtelan sie ganze Matratze verweisen Tabellenkalkulationeneingebenund dann gucken was passiert wenn sie hundert auf summieren das schwankt eben immer nochauf der dritten Stelle nach dem Komma