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Taylorreihe zur Näherung – wie viele Glieder reichen für eine gute Genauigkeit?

  • TimDual
  • 8. November 2026 um 10:55
  • Unerledigt
  • TimDual
    Maschinenbau (dual)
    Beiträge
    56
    • 8. November 2026 um 10:55
    • #1

    Hänge gerade an einer Aufgabe, bei der eine Funktion (in dem Fall sin(x) um x0=0) durch die Taylorreihe angenähert werden soll. Ich kriege die einzelnen Glieder hin, aber mir ist nicht klar, wie ich begründe, ab welchem Grad die Näherung "gut genug" ist.

    Meine bisherigen Ansätze:

    • Ich könnte das Restglied nach Lagrange abschätzen, aber das wirkt bei der Übungsaufgabe fast überdimensioniert
    • Alternativ einfach so lange Glieder addieren, bis sich der Funktionswert kaum noch ändert – aber das fühlt sich nicht sauber begründet an

    Gibt es da eine Art Faustregel, z. B. abhängig vom Intervall oder von der geforderten Nachkommastellen-Genauigkeit? Oder muss man in Klausuren tatsächlich jedes Mal explizit über das Restglied argumentieren? Würde gerne verstehen, wie ihr das systematisch angeht, bevor ich mich durch zu viele Terme wühle, die am Ende gar nicht nötig gewesen wären.

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  • Mathe_Marco
    Mathe · Statistik
    Beiträge
    79
    • 8. November 2026 um 13:30
    • #2

    Servus TimDual, also ehrlich gesagt: dein Bauchgefühl trügt dich nicht, aber in Klausuren ist das Restglied nach Lagrange genau das Werkzeug, das sauber begründet. Das "einfach so lange addieren bis sich nix mehr ändert" ist mathematisch gesehen Kaffeesatzleserei, auch wenn's in der Praxis meistens funktioniert 😄

    Die Formel für das Lagrange-Restglied bei Entwicklung um x0 lautet:

    R_n(x) = f^(n+1)(ξ) / (n+1)! · (x - x0)^(n+1), wobei ξ irgendwo zwischen x0 und x liegt.

    Bei sin(x) ist der Clou: alle Ableitungen sind entweder ±sin oder ±cos, also betragsmäßig immer ≤ 1. Das macht die Abschätzung super bequem:

    • Du schätzt einfach |f^(n+1)(ξ)| ≤ 1 ab
    • Dann hast du |R_n(x)| ≤ |x|^(n+1) / (n+1)!
    • Jetzt setzt du dein konkretes x ein und schaust, ab welchem n diese Schranke unter deine geforderte Genauigkeit (z. B. 10^-4) fällt

    Das ist dann auch dein sauberes Argument: "Ab n = ... ist der Fehler garantiert kleiner als ...". Kein Rumprobieren nötig.

    Typischer Fehler übrigens: viele vergessen, dass (x-x0) potenziert wird – bei größerem Abstand vom Entwicklungspunkt brauchst du deutlich mehr Glieder, auch wenn die Fakultät im Nenner stark wächst. Bei |x| < 1 geht's meist flott, bei |x| nahe π wird's zäher.

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