Formelsammlung Mathe

Reihen in der Mathematik

Eine Reihe ist in der Mathematik eine Summe über die Glieder einer Folge. Die Reihe über die ersten n Glieder einer Folge (an) wird als sn bezeichnet. Mathematisch werden Reihen über das Summenzeichen notiert und es gilt:

Allgemeine Definition von Reihen

Endliche und unendliche Reihen

Wir unterscheiden zwischen endlichen und unendlichen Reihen, je nachdem, ob n endlich ist oder nicht. Der Wert einer unendlichen Reihe beträgt:

Wert einer unendlichen Reihe

Dieser Wert ist nur definiert, falls die Reihe für große Werte von n konvergiert. Das bedeutet, es muss einen Wert s geben, so dass für jeden beliebig kleinen Bereich um s ein n’ existiert mit der Eigenschaft, dass alle sn für n > n’ innerhalb dieses Bereiches liegen.

Wichtige Reihen in der Mathematik

Arithmetische Reihe

Eine arithmetische Reihe ist eine Summe über n Glieder einer arithmetischen Folge. Für jede arithmetische Folge gilt ein Bildungsgesetz in dieser Form:

Arithmetische Folge

Eine arithmetische Reihe ist somit definiert als:

Arithmetische Reihe

Für jede Summe über n natürliche Zahlen gilt:

Summer über n natürliche Zahlen

Somit gilt für arithmetische Reihen:

Arithmetische Reihe vollständig

Geometrische Reihe

Eine geometrische Reihe ist eine Summe über n Glieder einer geometrischen Folge. Für jede geometrischen Folge gilt ein Bildungsgesetz in dieser Form:

Geometrische Folge

Eine geometrische Reihe ist somit definiert als:

Geometrische Reihe

Falls q kleiner als 1 und größer als -1 ist, konvergiert die Geometrische Reihe. Dann gilt:

Geometrische Reihe für q < 1

Für c = 1 und q = 1/2 gilt beispielsweise:

Beispiel für die Konvergenz der geometrischen Reihe