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Grenzwerte von Folgen
Eine Folge ist eine Abbildung f:N->R, mit f(1) = a_1, f(2) = a_2, f(3) = a_3, ..., f(n) = a_n

Der Grenzwertbegriff

Eine Folge konvergiert gegen a, wenn in jeder epsilon-Umgebung von a, fast alle Glieder der Folge (a_n) liegen

|a_n-a| < epsilon 

Eigenschaften konvergenter Folgen
1. Eine konvergente Folge hat genau einen Grenzwert 
2. Jede Teilfolge eine konvergenten Folge konvergiert gegen den Grenzwert von (a_n)
3. Jede konvergente Folge ist beschränkt

Divergente Folgen
Das Rechnen mit konvergenten Folgen
1. Vergleichssatz

Konvergieren die Folge (a_n) gegen und die Folge (b_n) gegen b und ist fast immer a_n <= b_n, dann gilt a <= b

2. Einschnürungssatz

Konvergieren die Folgen (a_n) und (b_n) gegen a und gilt fast immer a_n <= c_n <= b_n, dann konvergiert die Folge (c_n) gegen a

3. Satz ohne Namen I

Ist die Folge (alpha_n) eine Nullfolge und gilt fast immer |a_n - a| < alpha_n, dann konvergiert die Folge (a_n) gegen a

4. Satz ohne Namen II

Ist die Folge (a_n) eine Nullfolge und die Folge (b_n) beschränkt, dann ist die Folge (a_n*b_n) eine Nullfolge

5. Rechenregeln


Vier Prinzipien der Konvergenztheorie
1. Monotonie-Prinzip 

a_n <= a_n+1
a_n >= a_n+1

Eine Folge konvergiert genau dann, wenn sie monoton und beschränkt ist

2. Cauchysches Konvergenzprinzip 

m, n > n_0 => |a_n - a_m| < epsilon 

Konvergente Folg <=> Cauchy-Folge

3. Auswahlprinzip von Bolzano-Weierstraß

Hilfsatz: Jede Folge enthält eine monotone Teilfolge 
Jede beschränkte Folge enthält eine konvergente Teilfolge

4. Das Prinzip der Intervallschachtelung

I_n = [a_n;b_n]
I_n+1 in I_n
(a_n-b_n) ist Nullfolge 

I. Stetigkeit von Funktionen
I.1. Folgenkriterium

Konvergiert die Folge (a_n) gegen a, dann konvergiert die Folge (f(a_)) gegen f(a)

I.2. Epsilon-Delta

|x-a| < delta = |f(x)-f(a)| < epsilon 

I.3. Rechenregeln
I.4.1. Nullstellensatz von Bolzano

f:[a;b]->R, stetig 

f(x_1) < 0 AND f(x_2) > 0, dann gibt es x_0 mit f(x_0) = 0

I.4.2. Zwischenwertsatz von Bolzano

f:[a;b]->R, stetig 

f(x_1) < f(x_d) < f(x_2)

dann gibt es ein x_d, mit f(x_d) = d

I.4.3. Satz vom Minimum und Maximum 

f:[a;b]->R, stetig

Dann gibt es eine Minimalstelle x_1 und eine Maximalstelle x_2, mit 

f(x_1) <= f(x) <= f(x_2), für alle x in [a;b]

II. Grenzwerte von Funktionen 
II.1. Folgenkriterium

Konvergiert die Folge (a_n) gegen a, dann ist die Folge (f(a_n)) konvergent 

II.2. Epsilon-Delta

|x-a| < delta => |f(x)-b| < epsilon 

II.3. Cauchy

|x-a| < delta AND |y-a| < delta => |f(x)-f(y)| < epsilon 

II.4. Rechenregeln
III. Differenzierbarkeit
- Differenzenquotien

lim_(x->a) = (f(a)-f(x))/(x-a)
lim_(h->0) = (f(x+h)-f(x))/h

- Rechenregeln:
1. Rechenregeln
1.1. Summregeln: (f(x)+/-g(x))' = f'(x)+/-g'(x)
1.2. Faktorregel: (alpha * f(x))' = alpha * f'(x)
1.3. Produktregel: (f(x)*g(x))' = f'(x)*g(x)+f(x)*g'(x)
1.4. Quotientenregel: (f(x)/g(x))' = (f'(x)*g(x)-f(x)*g'(x))/((g(x))^2)
2. Kettenregel: ((f o g)(x))' = f'(g(x))*g'(x)
3. Exponentialfunktion: (exp_a(x))' = exp_a(x)*ln(a)
4. Logarithmus: (log_a(x))' = 1/(x*ln(a))

- Der Mittelwertsatz der Differentialrechnung

f'(x_0) = (f(b)-f(a))/(b-a) oder f'(x_0)(b-a) = f(b)-f(a)

- Der Satz von Rolle

f(a) = f(b)

dann gibt es x_0 mit 

f'(x_0) = 0

- Die Regel von d'Hospital 

Hilfssatz: 

(g(b)-g(a))*f'(x_0) = (f(b)-f(a))*g'(x_0)

lim f(x)/g(x) = lim f'(x)/g'(x)

Reihen 

1. Harmonische Reihe: SUM 1/k
2. Geometrische Reihe: SUM q^n
3. Taylorreihe von f im Entwicklungspunkt a: SUM (f^(k)(a))/(k!)(x-a)^k
4. Alternierende harmonische Reihe, Logarithmusreihe: SUM (-1)^(n-1)/n