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diff --git a/buch/chapters/080-funktionentheorie/uebungsaufgaben/1.tex b/buch/chapters/080-funktionentheorie/uebungsaufgaben/1.tex new file mode 100644 index 0000000..8bc276f --- /dev/null +++ b/buch/chapters/080-funktionentheorie/uebungsaufgaben/1.tex @@ -0,0 +1,55 @@ +Verwenden Sie die Eulersche Spiegelungsformel um +\[ +S_n += +\sum_{k=1}^n +\Gamma\biggl(\frac{1+2k}2\biggr)\Gamma\biggl(\frac{1-2k}2\biggr) +\] +zu berechnen. + +\begin{loesung} +Zunächst beachten wir, dass +\[ +1 - \frac{1+2k}2 += +\frac{1-2k}2. +\] +Dies bedeutet, dass +\[ +\Gamma\biggl(\frac{1+2k}2\biggr) +\Gamma\biggl(\frac{1-2k}2\biggr) += +\Gamma\biggl(\frac{1+2k}2\biggr) +\Gamma\biggl(1-\frac{1+2k}2\biggr) += +\frac{\pi}{ +\sin\pi\frac{1+2k}2 +} += +\frac{\pi}{\sin(2k+1)\frac{\pi}2} +\] +nach der Eulerschen Spiegelungsformel. +Das Argument der Sinus-Funktion ist ein ungerades Vielfaches +von $\frac{\pi}2$, die Sinus-Funktion hat dort die Werte $\pm 1$, +genauer +\[ +\sin(2k+1)\frac{\pi}2 += +(-1)^k. +\] +Damit wird die gesuchte Summe: +\[ +S_n += +\sum_{k=1}^n +\frac{\pi}{(-1)^k} += +-\pi+\pi-\pi+\dots+(-1)^n\pi += +\begin{cases} +0&\qquad\text{$n$ gerade}\\ +-\pi&\qquad\text{$n$ ungerade}. +\end{cases} +\qedhere +\] +\end{loesung} diff --git a/buch/chapters/080-funktionentheorie/uebungsaufgaben/2.tex b/buch/chapters/080-funktionentheorie/uebungsaufgaben/2.tex new file mode 100644 index 0000000..48e9bdc --- /dev/null +++ b/buch/chapters/080-funktionentheorie/uebungsaufgaben/2.tex @@ -0,0 +1,31 @@ +Verwenden Sie die Legendresche Verdoppelungsformel und +die Eulersche Spiegelungsformel für die Gamma-Funktion, +um $\Gamma(\frac14)\Gamma(\frac34)$ zu berechnen und +verifizieren Sie, dass beide Wege das gleiche Resultat geben. + +\begin{loesung} +Aus der Spiegelungsformel für $x=\frac14$ folgt +\[ +\Gamma({\textstyle\frac14})\Gamma({\textstyle\frac34}) += +\frac{\pi}{\sin\frac{\pi}4} += +\frac{\pi}{1/\sqrt{2}} += +\pi\sqrt{2}. +\] +Andererseits ist $\frac34=\frac14+\frac12$, so dass aus der Legendreschen +Verdoppelungsformel folgt +\[ +\Gamma({\textstyle\frac14})\Gamma({\textstyle\frac34}) += +2^{1-2\cdot \frac14}\sqrt{\pi}\Gamma(2\cdot {\textstyle\frac14}) += +\sqrt{2} +\sqrt{\pi}\Gamma({\textstyle\frac12}) += +\sqrt{2} +\pi. +\] +Offensichtlich stimmen die beiden Resultate überein. +\end{loesung} |