Gabriels Posaune (Unendlich)

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  • Gabriels Posaune (Unendlich) Beitrag #1
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Zarathustra

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Kann mir jemand erklären warum die Kehrwerte einer Summe aller natürlichen Zahlen gegen unendlich strebt, die Kehrwerte der Quadratzahlen aber endlich ist?

So wie in Gabriels-Posaune.

Bin gespannt....
 
  • Gabriels Posaune (Unendlich) Beitrag #2
willikufalt

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Du meinst die Summe der Kehrwerte.

Betrachte die Folge:

1+1/2+1/3+1/4+1/5+1/6+1/7+1/8+....

Man sieht:
1/3+1/4 > 1/4+1/4=2/4=1/2
1/5+1/6+1/7+1/8 > 4/8 =1/2
und so weiter. Man fasst danach die nächsten 8 Glieder zusammen, die als Summe > 1/2 sind.
Dann die nächsten 16,32,64,...

Insgesamt wird unenendlich mal etwas aufsummiert, das größer als 1/2 ist.
Also geht die Folge gegen unendlich, sie divergiert.

Die Konvergenz der Reihe 1/n^2 kann man zeigen, wenn man statt dessen die Reihe 1/n(n-1) betrachtet. Das ist nämlich eine Teleskopreihe.
 
  • Gabriels Posaune (Unendlich) Beitrag #3
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Zarathustra

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Das ist mathematisch sicherlich richtig. Aber das ist ja das Paradox was der Prof. mit seiner "Posaune" zeigen will. Das was mathematisch richtig ist, ist doch scheinbar(?) paradox.
So ähnlich wie bei Lösungen von Gleichungen, bei denen manche Lösungen negativ sind, die wir aber dann als unlogisch verwerfen.

Insgesamt wird unenendlich mal etwas aufsummiert, das größer als 1/2 ist.

Wenn man unendlich mal eine Zahl größer Null addiert, so sollte doch auch diese Summe gegen unendlich gehen.
Also unendlich mal 1/2 = Unendlich
unendlich mal 1/4 = Unendlich

usw. gibt es da einen Grenzwert? Wenn es diesen nicht gibt, dann kann ich den Nenner beliebig Groß, bzw. den Wert beliebig klein machen.

Hoffe du verstehst was ich meine.

Gruß
 
  • Gabriels Posaune (Unendlich) Beitrag #4
willikufalt

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Du verwechselst da was.
Hier handelt es sich um kein Paradoxon!

Wenn man unendlich mal eine Zahl größer Null addiert, so sollte doch auch diese Summe gegen unendlich gehen.
Also unendlich mal 1/2 = Unendlich
unendlich mal 1/4 = Unendlich
Richtig! Wenn du irgendeine Zahl epsilon hast, die größer Null ist, aber ruhig beliebig klein sein darf und summierst sie unendlich oft auf, dann geht die Summe gegen unendlich.

Beweis:
Zu epsilon gibt es irgendein z, so dass epsilon > 1/z ist.

z*(1/z) ist dann ja z.B. schon wieder 1 und n*z*(1/z) geht für n gegen unendlich auch gegen unendlich.

Die Summe einer Folge von Zahlen kann nur dann konvergieren, wenn die Folge selber eine Nullfolge ist, also wenn sie gegen Null konvergiert. Das tut ja im Übrigen auch schon die Folge 1/n, n gegen unendlich. Das alleine reicht aber nicht aus, wie die obigen Beispiele zeigen.
 
  • Gabriels Posaune (Unendlich) Beitrag #5
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Zarathustra

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Hier handelt es sich um kein Paradoxon!

Jawohl paradox.:zwinker:

Richtig! Wenn du irgendeine Zahl epsilon hast, die größer Null ist, aber ruhig beliebig klein sein darf und summierst sie unendlich oft auf, dann geht die Summe gegen unendlich.

Das trifft auf beide Folgen zu. 1/n und 1/n^2. Bei beiden werden unendlich viele Zahlen größer 0 addiert. Eine Nullfolge strebt gegen 0, erreicht aber nie 0.

Beweis:
Zu epsilon gibt es irgendein z, so dass epsilon > 1/z ist.

z*(1/z) ist dann ja z.B. schon wieder 1 und n*z*(1/z) geht für n gegen unendlich auch gegen unendlich.

Also muss einer von den Beweisen falsch sein.
 
  • Gabriels Posaune (Unendlich) Beitrag #6
willikufalt

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Die Folgen gegeben durch 1/n und 1/n^2 sind beides Nullfolgen.
Dieses ist ein notwendiges, aber kein hinreichendes Kriterium für Konvergenz, was man ja gerade daran sieht, dass die eine Reihe konvergiert(1/n^2) und die andere divergiert.

Btw: Die Folge 0,0,0,0,0,0,... ist ebenfalls eine Nullfolge. Die Null darf durchaus erreicht werden.

Eine Reihe konvergiert dann, wenn zu jedem vorgegebenen epsilon>0 ein Index n_0 existiert, so dass die Summe aller Folgenglieder mit Index n>n_0 kleiner als epsilon ist.
Das ist bei der Reihe 1/n nicht der Fall, da man immer eine Menge von Folgengliedern finden kann, die sogar größer als 1/2 ist. (Wie oben schon gezeigt)

Bei der Reihe gegeben durch 1/n^2 gilt:
1/n^2 ist kleiner als 1/(n*(n-1)), weil der Nenner ja größer ist ist die Zahl kleiner.

1/(n*(n-1)) ist aber gleich n/(n*(n-1)) - (n-1)/(n*(n-1)) = 1/(n-1) - 1/n.

Als Summe der Glieder für n=2-unendlich bekommt man dann:

1-1/2+1/2-1/3+1/3-1/4+1/4-1/5.....

Und das konvergiert natürlich.

Die Beweise sind beide richtig und es handelt sich auch nicht um ein Paradoxon.
 
  • Gabriels Posaune (Unendlich) Beitrag #7
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Zarathustra

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Alles schön und gut, aber warum nun eine unendliche Oberfläche, ein endliches Volumen einschließt, verstehe ich immer noch nicht.
 
  • Gabriels Posaune (Unendlich) Beitrag #8
willikufalt

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Stell dir mal vor, du hast eine Fläche, die einen 1mx1m groß ist.
Jetzt halbierst du diese Fläche und legst die beiden Hälften längs hintereinander.
Die Fläche ist immer noch 1m^2 groß, jetzt aber 2m*0,5m.

Wenn du das immer wieder wiederholst, erhälst du eine Fläche von 4m*0,25m / 8m*0,125m und so weiter.
Der Flächeninhalt bleibt immer 1m^2, obwohl die Länge der einen Seite der Fläche unendlich lang wird.

Ist letztlich das gleiche Prinzip.

Die Sache ist eben die, dass man mit unendlich nur bedingt rechnen kann.
Unendlich groß mal unendlich klein kann etwas endlich großes, etwas unendlich kleines oder auch etwas konstantes ergeben.
 
  • Gabriels Posaune (Unendlich) Beitrag #9
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Zarathustra

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Na ja klar, ich kann eine endliche Strecke in unendlich viele Teilstrecken zerlegen. Damit habe ich dann bewiesen, dass etwas "unendliches" endlich sein kann.

Ich denke wir sind uns einig, dass das mit dem "unendlich" nicht so einfach ist.
 
  • Gabriels Posaune (Unendlich) Beitrag #10
willikufalt

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Dann trage ich zu deiner Verwirrung mal noch etwas bei:

Die Reihe 1-1/2+1/3-1/4+1/5... konvergiert. (Gegen ln 2 übrigens)

Und der Witz an der Sache ist:

Wenn man die Reihenfolge der Summanden vertauscht, kann man einen neuen Grenzwert der Folge érreichen. Genauer gibt es für jeden vorgegebenen Grenzwert eine Umordnung der Summanden, so dass die Reihe gegen genau diesen Grenzwert konvergiert!
 
  • Gabriels Posaune (Unendlich) Beitrag #11
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Zarathustra

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Dann trage ich zu deiner Verwirrung mal noch etwas bei:

Die Reihe 1-1/2+1/3-1/4+1/5... konvergiert. (Gegen ln 2 übrigens)

Und der Witz an der Sache ist:

Wenn man die Reihenfolge der Summanden vertauscht, kann man einen neuen Grenzwert der Folge érreichen. Genauer gibt es für jeden vorgegebenen Grenzwert eine Umordnung der Summanden, so dass die Reihe gegen genau diesen Grenzwert konvergiert!

Danke.
https://www.youtube.com/watch?feature=player_detailpage&v=_TmlGm__c4w#t=2498
 
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