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Ordnungsbedinung-Lösung angefangen
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da97cc0ddd
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@ -15,9 +15,13 @@ Die Ordnung kann nach Satz 31 höchstens $2s = 6$ sein. Da $c_1 = 0$
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ist, kann es jedoch keine Gauß-Quadraturformel sein. Also kann
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die Ordnung höchstens $5$ sein.
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\paragraph*{Ordnung 5}
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\subsubsection*{Ordnung 5}
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Nutze Satz 29:
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Es gibt mindestens zwei Möglichkeiten, zu zeigen, dass es keine
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QF der Ordnung 5 mit den Knoten $c_1 = 0$ und $c_3 = 1$ gibt:
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Mit hilfe von Satz 29 oder über die Ordnungsbedingungen.
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\paragraph*{Mit Satz 29}
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\begin{align}
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M(x) &= (x-c_1) (x-c_2) (x-c_3)\\
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@ -46,7 +50,35 @@ Offensichtlich gibt es kein $c_2$, dass diese Bedingung für jedes $a,b \in \mat
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erfüllt. Daher kann es keine Quadraturformel der Ordnung $5$ mit den Knoten
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$0$ und $1$ geben.
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\paragraph*{Ordnung 4}
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\paragraph*{Mit Ordnungsbedingungen}
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Wir kennen $c_1 = 0$ und $c_3=1$, was die Ordnungsbedingungen
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sehr vereinfacht:
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\begin{align}
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1 &\stackrel{!}{=} b_1 + b_2 + b_3\\
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\nicefrac{1}{2} &\stackrel{!}{=} b_2 \cdot c_2 + b_3 \label{eq:bed2}\\
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\nicefrac{1}{3} &\stackrel{!}{=} b_2 \cdot c_2^2 + b_3 \label{eq:bed3}\\
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\nicefrac{1}{4} &\stackrel{!}{=} b_2 \cdot c_2^3 + b_3\\
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\nicefrac{1}{5} &\stackrel{!}{=} b_2 \cdot c_2^4 + b_3
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\end{align}
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Aus \ref{eq:bed2} folgt:
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\begin{align}
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c_2 &= \frac{\nicefrac{1}{2} - b_3}{b_2}
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\end{align}
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Und damit:
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\begin{align}
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\nicefrac{1}{3} &\stackrel{!}{=} b_2 \cdot \left (\frac{\nicefrac{1}{2} - b_3}{b_2} \right )^2 + b_3\\
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&= \frac{(\nicefrac{1}{2} - b_3)^2}{b_2} + b_3\\
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\Leftrightarrow \frac{1}{3} b_2 - b_2 b_3&= (\nicefrac{1}{2} - b_3)^2\\
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\Leftrightarrow b_2 (\frac{1}{3} - b_3) &= (\nicefrac{1}{2} - b_3)^2\\
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\Leftrightarrow b_2 &= \frac{(\nicefrac{1}{2} - b_3)^2}{\frac{1}{3} - b_3}
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\end{align}
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Nun könnte man das ganze in die 4. Ordnungsbedinung einsetzen \dots aber ich
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glaube nicht, dass das schön wird. Mache das, wer will.
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\subsubsection*{Ordnung 4}
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Die Simpson-Regel erfüllt offensichtlich alle Bedinungen und hat
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Ordnung 5:
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@ -56,3 +88,6 @@ Ordnung 5:
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b_2 &= \nicefrac{4}{6}\\
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b_3 &= \nicefrac{1}{6}
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\end{align}
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Dass die Simpson-Regel Ordnung 4 hat, lässt sich schnell über
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die Ordnungsbedingungen zeigen.
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