From 4383e5337a4eb7074df46bcd415c184478605199 Mon Sep 17 00:00:00 2001 From: Elias Fierke Date: Thu, 4 Jun 2026 11:17:11 +0200 Subject: [PATCH] =?UTF-8?q?cnt:=20Initiale=20Version=20Pascalsches=20Dreie?= =?UTF-8?q?ck=20hinzugef=C3=BCgt?= MIME-Version: 1.0 Content-Type: text/plain; charset=UTF-8 Content-Transfer-Encoding: 8bit --- content/Mathematischer_Hintergrund.tex | 59 ++++++++++++++++++++++++++ 1 file changed, 59 insertions(+) diff --git a/content/Mathematischer_Hintergrund.tex b/content/Mathematischer_Hintergrund.tex index 4a0369a..750fea7 100644 --- a/content/Mathematischer_Hintergrund.tex +++ b/content/Mathematischer_Hintergrund.tex @@ -66,6 +66,65 @@ Anhand des Galton-Brettes lässt sich nun wie bereits beschrieben leicht erkenne % Teilsortiert: +\subsection{Pascalsches Dreieck} +Das Pascalsche Dreieck ist ein geometrisches Dreieck aus Zahlen, das sich unendlich nach unten fortsetzt und dabei die Binomialkoeffizienten repräsentiert. +\begin{definition}[Binomialkoeffizienten]{binomialkoeffizienten} + Für $n\in\mathbb{N}_0$ und $k\in\{0,\dots,n\}$ definieren wir den \textbf{Binomialkoeffizienten} + \[ + \binom{n}{k}=\frac{n!}{k!(n-k)!} + \] + wobei die Zahl $\binom{n}{k}$ die Anzahl der Möglichkeiten, aus einer $n$-elementigen menge genau $k$-Elemente auszuwählen, angibt. +\end{definition} +Aus dieser Definition entwickeln wir das Pascalsche Dreieck. +\begin{definition}[Pascalsches Dreieck]{pascaldreieck} + Das \textbf{Pascalsche Dreieck} ist das unendliche Zahlenschema + \[ + P=(p_{n,k})_{n\in\mathbb{N}_0,0\leq k\leq n} + \] + mit + \[ + p_{n,k}=\binom{n}{k} + \] +\end{definition} +Die ersten Zeilen des Pascalschen Dreiecks lauten +\[ +\begin{array}{ccccccccc} + &&&&1\\ + &&&1&&1\\ + &&1&&2&&1\\ + &1&&3&&3&&1\\ + 1&&4&&6&&4&&1 +\end{array} +\] +\begin{satz}[Pascalsche Rekursion] + Für $n\geq1$ und $1\leq k\leq n-1$ gilt + \[ + \binom{n}{k} = \binom{n-1}{k-1}+\binom{n-1}{k} + \] +\end{satz} +\begin{bemerkung} + Diese Beziehung erklärt die Entstehung jeder inneren Zahl als Summe der beiden darüberliegenden Zahlen. +\end{bemerkung} +\begin{proof} + Sei $M$ eine Menge mit $n$ Elementen. Wähle $x\in M$ fest. + + Wir zählen die $k$-elementigen Teilmengen von M. + \begin{itemize} + \item Enthält eine Teilmenge das Element $x$, dann müssen noch $k-1$ Elemente aus den $n-1$ verbleibenden Elementen gewählt werden. Wir erhalten + \[ + \binom{n-1}{k-1} + \] + \item Enthält eine Teilmenge das $x$ nicht, werden $k$ Elemente aus den verbleibenden $n-1$ Elementen gewählt, also + \[ + \binom{n-1}{k} + \] + \end{itemize} + Aufrund der Disjunkteit beider Fälle und der Erfassung aller $k$-elementigen Teilmengen, folgt + \[ + \binom{n}{k} = \binom{n-1}{k-1}+\binom{n-1}{k} + \] +\end{proof} + \subsection{Taylor-Approximation} Um eine Taylorpproximation für eine Funktion zu finden, müssen wir zunächst nachweisen, dass die Funktion die wir approximieren wollen, $(n+1)$-mal differenzierbar ist. Da wir unsere Approximation nach dem quadratischen Term abbrechen werden genügt es zu zeigen, dass $\ln(1-x)$ dreimal differenzierbar ist. \begin{lemma}{dreimalableiten}