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Reihendarstellung des coth: Idee
Status: (Frage) beantwortet Status 
Datum: 16:27 Fr 10.01.2014
Autor: Stephan123

Aufgabe
Beweisen Sie [mm] \bruch{e^{\pi x} + e^{-\pi x}}{e^{\pi x} - e^{-\pi x}} [/mm] = 1 + [mm] 2\summe_{n=1}^{\infty}e^{-2n\pi x} [/mm] = [mm] \summe_{n=-\infty}^{\infty} e^{-2\pi |n|x} [/mm] (x>0), und folgern Sie [mm] coth(\pi [/mm] x) = [mm] \summe_{n=-\infty}^{\infty} \bruch{x}{\pi (x^{2}+n^{2})} [/mm] (x [mm] \not= [/mm] 0), indem Sie die Poissonsche Summenformel auf f(t) = [mm] e^{-2\pi x|t|} [/mm] (x > 0 fest) anwenden.


Hallo,

den zweiten Teil der Aufgabe habe ich erledigt, nur fehlt der erste Teil, das heißt die erste Gleichung (die zweite ist klar). Leider habe ich da überhaupt keine Idee, für einen Hinweis wäre ich dankbar.

        
Bezug
Reihendarstellung des coth: Antwort
Status: (Antwort) fertig Status 
Datum: 17:42 Fr 10.01.2014
Autor: MathePower

Hallo Stefan123,

> Beweisen Sie [mm]\bruch{e^{\pi x} + e^{-\pi x}}{e^{\pi x} - e^{-\pi x}}[/mm]
> = 1 + [mm]2\summe_{n=1}^{\infty}e^{-2n\pi x}[/mm] =
> [mm]\summe_{n=-\infty}^{\infty} e^{-2\pi |n|x}[/mm] (x>0), und
> folgern Sie [mm]coth(\pi[/mm] x) = [mm]\summe_{n=-\infty}^{\infty} \bruch{x}{\pi (x^{2}+n^{2})}[/mm]
> (x [mm]\not=[/mm] 0), indem Sie die Poissonsche Summenformel auf
> f(t) = [mm]e^{-2\pi x|t|}[/mm] (x > 0 fest) anwenden.
>  
> Hallo,
>  
> den zweiten Teil der Aufgabe habe ich erledigt, nur fehlt
> der erste Teil, das heißt die erste Gleichung (die zweite
> ist klar). Leider habe ich da überhaupt keine Idee, für
> einen Hinweis wäre ich dankbar.


Erweitere den Bruch so, daß da steht:

[mm]\bruch{1+e^{-2\pi x}}{1-e^{-2\pi x}}=\summe_{n=0}^{\infty}{c_{n}*e^{-2\pi*x*n}}[/mm]

Definiere weiter: [mm]z=e^{-2\pi*x}[/mm]

Dann steht da:

[mm]\bruch{1+z}{1-z}=\summe_{n=0}^{\infty}{c_{n}*z^n}[/mm]

bzw.

[mm]1+z=\left(1-z\right)*\summe_{n=0}^{\infty}{c_{n}}[/mm]

Multipliziere dies aus und durch Koeffizientenvergleich
erhältst Du die Koeffizienten [mm]c_{n}[/mm]


Gruss
MathePower


Bezug
                
Bezug
Reihendarstellung des coth: Mitteilung
Status: (Mitteilung) Reaktion unnötig Status 
Datum: 14:52 Sa 11.01.2014
Autor: Stephan123

Hallo,

danke für die Antwort. Ich habe es nun etwas anders gemacht und den Ausdruck [mm] \summe_{n=1}^{\infty}e^{-2n\pi x} [/mm] = [mm] \summe_{n=0}^{\infty}(e^{-2\pi x})^{n} [/mm] - 1 direkt über die geometrische Reihe ausgerechnet. Nach ein paar Umformungsschritten kommt man dann auf das gewünschte :) .

Bezug
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