diff --git a/Mathematik-V-ZF.tex b/Mathematik-V-ZF.tex index 8aec21e..dffbca9 100644 --- a/Mathematik-V-ZF.tex +++ b/Mathematik-V-ZF.tex @@ -415,12 +415,32 @@ Wenn $D$ nicht ganzzahlig $\rightarrow$ Fraktal \subsubsection{Präfraktale} Als Präfraktale werden Fraktale einer bestimmter Ordnung verstanden. Ordnung 5 entspricht 5 Bildungsschritten. Ein ideales Fraktal besteht aus unendlich solcher Schritte. Ordnung 1 entspricht dem \textbf{Generator}. +\subsection{Beispiel} +Wenden Sie die zugrunde liegende Vorschrift für einen Würfel der Grösse $L=360\mu m$ für unendlich viele Iterationen +an unter der Annahme, dass «die Löcher» Körner sind. In jeder Iteration werden aus einem Würfel der Kantenlänge $l$ 27 kleine Würfel der Kantenlänge $l/3$ erzeugt; 7 werden davon weggenommen (als Loch dargestellt, das hier ein Korn sein soll) und 20 kleine +Würfel bleiben übrig, die dann wieder verkleinert werden. \\ +\vspace{.2cm} +Zeigen sie, dass die in jeder Iteration erzeugten Kornvolumen durch eine geometrische Folge +dargestellt werden. \\ +\vspace{.2cm} +Wir bilden die Folge der in einer Iteration $n$ erzeugten Kornvolumen, $V_n$ , in der Einheit von +Kubikmikrometern um $^3$. In jeder Iteration $n$ wird folgendes Kornvolumen erzeugt: +$$V_n = 20^{n-1} \cdot 7 \cdot \bigg(\frac{360}{3^n}\bigg)^3$$ +Das Verhältnis von zwei aufeinanderfolgenden Folgegliedern ist: +$$\frac{V_{n+1}}{V_n} = \frac{20^{n} \cdot 7 \cdot \big(\frac{360}{3^n}\big)^3}{20^{n-1} \cdot 7 \cdot \big(\frac{360}{3^{n+1}}\big)^3} = \frac{20}{3^3}$$ +dieses Verhältnis ist offensichtlich von der Iterationszahl $n$ unabhängig und konstant, es handelt sich also um eine geometrische Folge. \\ +\vspace{.2cm} +Die kumulierten Kornvolumen bilden dann eine geometrische Reihe $s_n$, mit der Formel +$$s_n = a_1 \frac{1-q^n}{1-q}$$ +wobei $a_1 = V_1$ und $q=\frac{20}{27}$. Wir erhalten +$$s_n = \sum_{i=1}^{i=n} V_i = V_1 \frac{1-(\frac{20}{27})^n}{1-\frac{20}{27}} = ... = 360^3 \bigg(1- \bigg(\frac{20}{27}\bigg)^n\bigg)$$ +Berechnen sie das in unendlich vielen Iterationen erzeugte Kornvolumen $s_\infty$ +$$s_\infty = V_1 \frac{1}{1-\frac{20}{27}} = 360^3 = 46.656\cdot 10^6 \mu m^3$$ + \subsection{Anwendung in der Bodenphysik} \subsubsection{Wassersättigung} $$\Theta = \frac{\theta(h)}{\theta_s} = \bigg(\frac{h_b}{h}\bigg)^\lambda$$ - - \section{Taylor-Reihe} An der stelle $a$ einer Funtkion $f(x)$ $$f(a) + \frac{f'(a)}{1!}(x-a) + \frac{f''(a)}{2!}(x-a)^2 + \frac{f'''(a)}{3!}(x-a)^3 + ...$$ @@ -458,7 +478,7 @@ Jannis Portmann, FS21 \begin{itemize} \item Abb. \ref{fig:geo-coordinates}: E\^(nix) \& ttog, \url{https://de.wikipedia.org/wiki/Geographische_Koordinaten#/media/Datei:Geographic_coordinates_sphere.svg} \item Abb. \ref{fig:sir}, \ref{fig:sir-2}: Vorlesungsunterlagen - \item Abb. \ref{fig:phasenlinien}: Jannis Portmann basierend auf Vorlesungsunterlagen, CC BY-SA 3.0 + \item Abb. \ref{fig:phasenlinien}: Jannis Portmann, basierend auf Vorlesungsunterlagen \end{itemize} \end{multicols*}