Riemann und seine Kosinusreihen

Prof. Dr. Dörte Haftendorn: Mathematik mit MuPAD 4, JSept 07    Update 10.09.07

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f:=(x,n)->1/n*cos(n*x)

math

 

plotfunc2d(f(x,n) $ n=1..10,x=-5..7, LegendVisible=FALSE)

MuPAD graphics

 

plotfunc2d(_plus(f(x,n) $ n=1..1000),x=-5..7);

MuPAD graphics

plotfunc2d(_plus(f(x,n) $ n=1..1000),x=-50..50)

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sum(1.0/n, n=1..1000)

math

Die Reihe divergiert sicher für ganze Vielfache von 2*PI,

da die Harmonische Reihe divergiert.

sum( f(2.0*PI,n),n=1..1000)

math

###########################################

Die Folgende Reihe verhält sich ganz merkwürdig:

f:=(x,n)->1/n*cos(n^2*x)

math

plotfunc2d(f(x,n) $ n=1..10,x=-5..15, LegendVisible=FALSE)

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plotfunc2d(_plus(f(x,n) $ n=1..1000),x=-5..50,

    ViewingBoxYRange=-2..4)

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sum(1.0/n, n=1..1000),sum(f(2*PI*0.8,n), n=1..100);

math

sum(1.0/n, n=1..1000),sum(f(2*PI*0.8,n), n=1..1000000)

math

Wenn man theoretisch herangeht, zeigt sich, dass bei allen rationalen 2PI-Vielfachen die

Funktionswerte unendlich werden. D.h. die Polstellen ligen dicht. Dass man überhaupt noch etwas

sieht, liegt an der langsamen Divergenz der harmonischen Reihe.

Genaugenommen ist alles "Schrott".

 

sum(1.0/n, n=1..1000000),sum(f(2.0*PI,n), n=1..1000000);

math

 

sum(1/n, n=1..infinity)

math