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Taylor-Reihen-Rechner — Schritt-für-Schritt-Lösungen

Der Taylor-Reihen-Rechner entwickelt Funktionen in ihre Taylor- oder Maclaurin-Reihe um einen gewählten Entwicklungspunkt. Er berechnet die Koeffizienten, das Restglied und den Konvergenzradius.

Geben Sie die Funktion, den Entwicklungspunkt und die gewünschte Ordnung ein, um die Reihenentwicklung mit allen Zwischenschritten zu erhalten.

So verwenden Sie den Taylor-Reihen-Rechner

  1. Geben Sie die Funktion ein (z.B. sin(x), exp(x), ln(1+x)).
  2. Wählen Sie den Entwicklungspunkt a (Standard ist a = 0 für Maclaurin-Reihe).
  3. Wählen Sie die Ordnung der Entwicklung (Anzahl der Terme).
  4. Klicken Sie auf "Berechnen", um die Taylor-Reihe zu erhalten.

Formel und Theorie

Die Taylor-Reihe einer Funktion f(x) um den Punkt a lautet: f(x) = Summe(f^(n)(a)/n! * (x-a)^n, n=0..unendlich). Für a = 0 spricht man von der Maclaurin-Reihe.

Die Koeffizienten werden aus den Ableitungen berechnet: c_n = f^(n)(a) / n!. Mehr Terme bedeuten bessere Approximation nahe a.

Der Konvergenzradius R bestimmt das Intervall, in dem die Reihe konvergiert. Berechnung mit dem Quotientenkriterium: R = lim |c_n / c_(n+1)|.

Durchgerechnete Beispiele

Beispiel 1: Exponentialfunktion

Aufgabe: Maclaurin-Reihe von e^x bis Grad 4.

Lösung: Alle Ableitungen bei x=0 ergeben 1. e^x = 1 + x + x^2/2 + x^3/6 + x^4/24 + ...

Antwort: 1 + x + x^2/2 + x^3/6 + x^4/24

Beispiel 2: Sinusfunktion

Aufgabe: Maclaurin-Reihe von sin(x) bis Grad 5.

Lösung: sin(x) = x - x^3/6 + x^5/120 - ... Nur ungerade Potenzen.

Antwort: x - x^3/6 + x^5/120

Beispiel 3: Natürlicher Logarithmus

Aufgabe: ln(1+x) um x = 0 bis Grad 4.

Lösung: ln(1+x) = x - x^2/2 + x^3/3 - x^4/4 + ... Konvergenzradius R = 1.

Antwort: x - x^2/2 + x^3/3 - x^4/4

Häufig gestellte Fragen

Taylor vs. Maclaurin?
Maclaurin-Reihe ist Taylor-Reihe mit Entwicklungspunkt a = 0. Jede Maclaurin-Reihe ist eine Taylor-Reihe.
Wie genau ist die Approximation?
Hängt von Ordnung und Abstand zum Entwicklungspunkt ab. Das Lagrange-Restglied gibt eine Fehlerschranke.
Konvergiert jede Taylor-Reihe?
Nein. Manche konvergieren nur in begrenztem Intervall (z.B. ln(1+x) für |x| <= 1).