TU Wien:Analysis VU (diverse)/Übungen 2024S/Beispiel 100

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Man untersuche, welche o-, O- und ~-Beziehungen zwischen den Folgen an, bn und cn bestehen.

an=2n, bn=n22, cn=3n46n2+1
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Landau-Symbole

Seien (an)n≥0 und (bn)n≥0 Folgen. Dann schreibt man für n→∞:

  1. (i) an=O(bn), falls es eine Konstante C>0 gibt, so dass |anbn|≤C für fast alle n∈ℕ gilt.
  2. (ii) an=o(bn), falls limn→∞anbn=0 gilt.
  3. (iii) an∼bn, falls limn→∞anbn=1 gilt.

  (Definition 4.62)

Siehe Beispiel 498 von https://web.archive.org/web/*/www.informatik-forum.at/attachment.php?attachmentid=1097&d=1052595529

Wie man im Buch Seite 174 oder oben in der "Hilfreiches"-Section nachlesen kann, handelt es sich bei dieser Art von Beispielen um ein stumpfes miteinander dividieren der gegebenen Terme sowie einer anschließenden Interpretation der Ergebnisse.


Beziehung zwischen an und bn:

|anbn|=|2nn22|=|2n⋅2n2|=|4nn2|=|4n|⇒limn→∞|anbn|=limn→∞|4n|=0

|bnan|=|n222n|=|n4|⇒limn→∞|bnan|=limn→∞|n4|=∞

Wir können daraus folgern, dass an langsamer wächst als bn, also an=o(bn). Offensichtlich folgt daraus auch an=O(bn).


Beziehung zwischen an und cn:

|ancn|=|2n3n46n2+1|=|2n⋅(6n2+1)3n4|=|2⋅(6n2+1)3n3|=|12n2+23n3|=|n2(12+2n2)n2(3n)|=|12+2n23n|⇒limn→∞|ancn|=limn→∞|12+2n23n|=0

|cnan|=|3n46n2+12n|=|3n12+2n2|⇒limn→∞|cnan|=limn→∞|3n12+2n2|=∞

Wir können daraus folgern, dass an langsamer wächst als cn, also an=o(cn). Offensichtlich folgt daraus auch an=O(cn).


Beziehung zwischen bn und cn:

|bncn|=|n223n46n2+1|=|n2⋅(6n2+1)2⋅(3n4)|=|6n4+n26n4|=|n4(6+1n2)n4(6)|=|6+1n26|⇒limn→∞|bncn|=limn→∞|6+1n26|=|6+06|=1

|cnbn|=|3n46n2+1n22|=|66+1n2|⇒limn→∞|cnbn|=limn→∞|66+1n2|=1

Wir können daraus folgern, dass bn gleich schnell wächst wie cn, also bn∼cn. Offensichtlich folgt daraus auch cn∼bn sowie bn=O(cn) und cn=O(bn).