\( \newcommand{\0}{\boldsymbol0} \newcommand{\1}{\boldsymbol1} \newcommand{\I}{\mbox{\bf i}} \newcommand{\ds}{\displaystyle} \)

Geometrische Reihen bei der Schneckentreppe

Hier sieht man die Entstehung des Kantenzugs: die Ecke mit Nummer \(N\) ist die komplexe Zahl \(S_N = \sum\limits_{n=0}^N q^N = \1+q+q^2+\cdots q^N\). Dabei ist \(q = ½(\1+\I)\).

animierte Skizze zum Argument mit komplexen Zahlen

Im animierten Bild entwickeln sich zuerst die Stufen, dann der Kantenzug, danach folgt die Interpretation mit komplexen Zahlen. Sie können die Animation neu starten, indem Sie die Seite neu laden.

Wegen \(|q| = ½\sqrt{1^2+1^2} = \frac{\sqrt2}2 = \sqrt{½} \lt 1 \) konvergiert die geometrische Reihe, und es gilt
\( \sum\limits_{n=0}^\infty S_N \) \({}= \sum\limits_{n\ge0}^\infty q^N \) \({}= \dfrac1{\1-q} \) \({}= \dfrac1{\1-½(\1+\I)} \) \({}= \dfrac1{½(\1-\I)} \) \({}= \dfrac2{\1-\I} \) \({}= \dfrac{2\color{blue}{(\1+\I)}}{(\1-\I)\color{blue}{(1+\I)}} \) \({}= \1+\I\).

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Erzeugt von Markus Stroppel.
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