Schlagwort: Taylor-Entwicklung

Approximation von Funktionen durch Taylor-Polynome: die Integraldarstellung des Restgliedes

Um zu quantifizieren, wie gut ein Taylor-Polynom eine gegebene Funktion f(x) approximiert, wird das Restglied in Integraldarstellung hergeleitet. Ist f(x) genügend oft stetig differenzierbar, wird es sukzessive durch partielle Integration berechnet.

Approximation von Funktionen durch Taylor-Polynome mit beliebigem Entwicklungspunkt

An zwei einfachen Beispielen (Logarithmusfunktion und Wurzelfunktion) wird demonstriert, wie man zu einer gegeben Funktion f(x) das Taylor-Polynom berechnet: Dazu wird der Ansatz verallgemeinert, wie zum Entwicklungspunkt 0 aus den Ableitungen von f(x) die Koeffizienten des Taylor-Polynoms berechnet werden.

Approximation von Funktionen durch Taylor-Polynome: Motivation und einfache Beispiele

An zwei einfachen Beispielen (Exponentialfunktion und Kosinusfunktion) wird die Vorgehensweise demonstriert, wie man zu einer gegeben Funktion das Taylor-Polynom berechnet: Am Entwicklungspunkt wird der Funktionswert und der Wert der Ableitungen (bis zum Grad n) berechnet. Das Taylor-Polynom ist das Polynom n-ten Grades, das genau diese Funktions- und Ableitungswerte im Entwicklungspunkt besitzt. Weitere Eigenschaften der Taylor-Entwicklung werden nur angedeutet, aber hier nicht diskutiert.

Die Herleitung der Stirling-Approximation mit der Laplace-Methode

Das asymptotische Verhalten der Fakultät n! wird in sehr guter Näherung durch die Stirling-Approximation beschrieben. Sie wird hier durch die sogenannte Laplace-Methode hergeleitet. Dabei wird die Fakultät mit Hilfe der Gamma-Funktion ausgedrückt; das uneigentliche Integral wird durch geeignete Umformungen und Näherungen berechnet. Die Güte der Approximation wird nicht untersucht, aber es werden alle Rechenschritte erläutert und die Zwischenergebnisse veranschaulicht.

Die Familie der apply-Funktionen in R Teil 2: Die Verarbeitung mehrerer Listen mit mapply(), Map() und outer()

Die Funktion lapply() ersetzt eine Iteration über die Komponenten einer Liste, wobei auf jede Komponente eine Funktion FUN angewendet wird; die Rückgabewerte werden wieder zu einer Liste zusammengefasst. Entsprechend wird mit mapply() über mehrere Listen iteriert, wobei in jedem Schritt entsprechende Komponenten ausgewählt werden und darauf wird die Funktion FUN angewendet. Die Funktion Map() ist ein Wrapper für mapply(), der die wichtigsten Anwendungsfälle abdeckt. Die meisten Funktionen in R sind vektorisiert, können also nicht nur auf einen Eingabewert, sondern auf einen Vektor angewendet werden. Die Vektorisierung von Funktionen ist ein in R zentrales Konzept, das ein besseres Verständnis der Funktion mapply() liefert. Zuletzt wird die Funktion outer() mit einigen Anwendungen besprochen. Die Funktion outer() besitzt zwei Vektoren (oder Felder) als Eingabewert und baut daraus ein komplexeres Feld auf.