diff --git a/documents/Numerik/Klausur2/Aufgabe2.tex b/documents/Numerik/Klausur2/Aufgabe2.tex index 8da6457..5188b40 100644 --- a/documents/Numerik/Klausur2/Aufgabe2.tex +++ b/documents/Numerik/Klausur2/Aufgabe2.tex @@ -1,5 +1,6 @@ \section*{Aufgabe 2} -\textbf{Bemerkung:} Das ist Aufgabe 20, Übungsblatt 7. + +\subsection*{Lösungsalternative 1:} \textbf{Voraussetzung:} Gegeben sei eine Funktion $F$: @@ -67,3 +68,33 @@ Banachsche Fixpunktsatz. Es folgt direkt, dass auch für alle $x \in [0,1]$ die Folge $(x)_k$ gegen den einzigen Fixpunkt $x^*$ konvergiert. \end{proof} + +\subsection*{Lösungsalternative 2:} + +\textbf{Behauptung:} Für $x \in \mathbb{R}$ gilt, dass $cos(x_k) = x_{k+1}$ gegen den einzigen Fixpunkt $x^{*} = cos(x^{*})$ konvergiert. + +\textbf{Beweis:} +Sei $ D := [-1, 1]$.\\ +Trivial: $D$ ist abgeschlossen. + +Sei $ x \in D$, so gilt: +\begin{align*} + 0 < cos(x) \leq 1 +\end{align*} +Also: $cos(x) \in D$.\\ Wenn $x \not\in D$, so gilt $y := cos(x)$ und $cos(y) \in D$. D.h. bereits nach einem Iterationschritt wäre $cos(x) \in D$ für $x \in \mathbb{R}$! Dies ist wichtig, da damit gezeigt ist, dass $cos(x_k) = x_{k+1}$ für jedes $x \in \mathbb{R}$ konvergiert! Es kommt nur dieser einzige Iteratationsschritt für $x \not\in \mathbb{R}$ hinzu. + +Nun gilt mit $ x, y \in D, x < y, \xi \in (x,y) $ und dem Mittelwert der Differentialrechnung: +\begin{align*} + \frac{cos(x) - cos(y)}{x - y} = cos'(\xi) \\ + \Leftrightarrow cos(x) - cos(y) = cos'(\xi) * (x - y) \\ + \Leftrightarrow | cos(x) - cos(y) | = | cos'(\xi) * (x - y) | \leq | cos'(\xi) | * | (x - y) | +\end{align*} +Da $ \xi \in (0, 1) $ gilt: +\begin{align*} + 0 \leq | cos'(\xi) | = | sin(\xi) | < 1 +\end{align*} +Damit ist gezeigt, dass $cos(x) : D \rightarrow D$ Kontraktion auf $D$. + +Damit sind alle Voraussetzung des Banachschen Fixpunktsatzes erfüllt. + +Nach dem Banachschen Fixpunktsatz folgt die Aussage. diff --git a/documents/Numerik/Klausur2/Aufgabe5.tex b/documents/Numerik/Klausur2/Aufgabe5.tex index 68bf1f1..7aa460b 100644 --- a/documents/Numerik/Klausur2/Aufgabe5.tex +++ b/documents/Numerik/Klausur2/Aufgabe5.tex @@ -40,5 +40,5 @@ Dann gilt: $C$ ist invertierbar und $b = C^{-1} \cdot $. Es gibt genau eine symmetrische QF in der Familie. Begründung: \\ -Aus $c_1 = 0 $ folgt, dass $c_3 = 0$ ist. Außerdem muss $c_2 = \frac{1}{2} $ sein. Also sind die Knoten festgelegt. Da wir die Ordnung $\ge s = 3$ fordern, sind auch die Gewichte eindeutig. \\ +Aus $c_1 = 0 $ folgt, dass $c_3 = 1$ ist. Außerdem muss $c_2 = \frac{1}{2} $ sein. Also sind die Knoten festgelegt. Da wir die Ordnung $\ge s = 3$ fordern, sind auch die Gewichte eindeutig. \\ Es handelt sich um die aus der Vorlesung bekannte Simpsonregel. diff --git a/documents/Numerik/Klausur2/Klausur2.pdf b/documents/Numerik/Klausur2/Klausur2.pdf index f5f8d88..99d3600 100644 Binary files a/documents/Numerik/Klausur2/Klausur2.pdf and b/documents/Numerik/Klausur2/Klausur2.pdf differ diff --git a/documents/Numerik/Klausur2/Klausur2.tex b/documents/Numerik/Klausur2/Klausur2.tex index c0b5355..c0907a0 100644 --- a/documents/Numerik/Klausur2/Klausur2.tex +++ b/documents/Numerik/Klausur2/Klausur2.tex @@ -27,7 +27,7 @@ \makeatletter \AtBeginDocument{ \hypersetup{ - pdfauthor = {Felix Benz-Baldas, Martin Thoma, Peter}, + pdfauthor = {Felix Benz-Baldas, Martin Thoma, Peter Merkert}, pdfkeywords = {Numerik, KIT, Klausur}, pdftitle = {\@title} } diff --git a/documents/Numerik/Klausur3/Aufgabe4.tex b/documents/Numerik/Klausur3/Aufgabe4.tex index ef2b2e3..d098a24 100644 --- a/documents/Numerik/Klausur3/Aufgabe4.tex +++ b/documents/Numerik/Klausur3/Aufgabe4.tex @@ -1,2 +1,5 @@ \section*{Aufgabe 4} -TODO + +\begin{align*} + I = \int_0^1 \frac{1}{1+4x} dx = \int_0^{0.5} \frac{1}{1+4x} dx +\int_{0.5}^{1} \frac{1}{1+4x} dx = \\ (0.5 - 0) * \frac{f(0) + f(0.5)}{2} + (1 - 0.5) * \frac{f(1) + f(0.5)}{2} = \frac{7}{15} +\end{align*} diff --git a/documents/Numerik/Klausur3/Aufgabe5.tex b/documents/Numerik/Klausur3/Aufgabe5.tex index 75caec4..7c00166 100644 --- a/documents/Numerik/Klausur3/Aufgabe5.tex +++ b/documents/Numerik/Klausur3/Aufgabe5.tex @@ -1,2 +1,17 @@ \section*{Aufgabe 5} -TODO +\subsection*{Teilaufgabe a} +Eine Quadraturformel $(b_i, c_i)_{i=1, \dots, s}$ hat die Ordnung +$p$, falls sie exakte Lösungen für alle Polynome vom Grad $\leq p -1$ +liefert. + +\subsection*{Teilaufgabe b} +Für die ersten 3. Ordnungsbedingungen gilt: + +\begin{align*} + 1 = \sum_{i = 0}^{s} b_i \\ + \frac{1}{2} = \sum_{i = 0}^{s} b_i * c_i \\ + \frac{1}{3} = \sum_{i = 0}^{s} b_i * c_i^2 +\end{align*} + +\subsection*{Teilaufgabe c} +Da die Ordnung 4 gewünscht ist müssen nach VL die Knoten der QF symmetrisch sein. Damit folgt sofort $c_2 = \frac{1}{2}$. Sind die Knoten gewählt, so sind die Gewichte eindeutig bestimmt. Die Berechnung erfolgt mit den Lagrangepolynomen. Es gilt $b_0 = b_2 = \frac{1}{6}, b_1 = \frac{4}{6}$. Entweder man setzt alles in die 4. Ordnungsbedingung ein oder aber argumentiert, dass es sich hierbei um die Simpson-Regel handelt und diese die Ordnung 4 hat. \ No newline at end of file diff --git a/documents/Numerik/Klausur3/Klausur3.pdf b/documents/Numerik/Klausur3/Klausur3.pdf index ac86abd..b443df2 100644 Binary files a/documents/Numerik/Klausur3/Klausur3.pdf and b/documents/Numerik/Klausur3/Klausur3.pdf differ diff --git a/documents/Numerik/Klausur3/Klausur3.tex b/documents/Numerik/Klausur3/Klausur3.tex index c1f9e41..8ad2f85 100644 --- a/documents/Numerik/Klausur3/Klausur3.tex +++ b/documents/Numerik/Klausur3/Klausur3.tex @@ -26,7 +26,7 @@ \makeatletter \AtBeginDocument{ \hypersetup{ - pdfauthor = {Felix Benz-Baldas, Martin Thoma, Peter}, + pdfauthor = {Felix Benz-Baldas, Martin Thoma, Peter Merkert}, pdfkeywords = {Numerik, KIT, Klausur}, pdftitle = {\@title} }