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Summe der n ersten Potenzen von q


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Basiswissen


4⁰+4¹+4²+4³+4⁴+4⁵ sind die ersten Potenz von 4 bis 4ⁿ. Man setzt n=5 in die Formel ein und erhält so den Wert der Summe direkt ausgerechnet. Das ist hier an einem Zahlenbeispiel erklärt.

Definition


  • Die Formel gilt für die ersten Potenzen von q bis hin zu q hoch n.
  • Da q^0 mitgerechnet wird, sind das streng gesehen nicht die n ersten Potenzen.
  • Tatsächlich sind es die eine mehr als n Potenzen, also die n+1 ersten Potenzen.
  • Die Formel ist richtig wenn man sagt: die ersten Potenzen bis q^n.

Zahlenbeispiel


  • Gegeben sind ist die Summe 2^0 + 2^1 + 2^2 + 2^3 + 2^4 + 2^5 + 2^6
  • Vereinfacht gibt das die Summe: 1 + 2 + 4 + 8 + 16 + 32 + 64
  • Der höchste Exponent gibt: n=6
  • Die Basis ist: q=2
  • Summe = 127

Bedeutung


  • Die Summe von Kubikzahlen spielt unter anderem eine Rolle in der Integralrechnung.
  • Sie wird verwendet, um die Fläche unter einer kubischen Funktion zu berechnen.
  • Die Fläche lässt sich mit grundlegendsten Methoden berechnen über die Säulenmethode ↗

Ähnliche Formeln


Formeln, die lange Plusketten mit weniger Aufwand berechenbar machen nennt man in der Mathematik auch Summenformeln. Für weitere Beispiele zu Summenformeln siehe unter Summenformeln (Mathematik) ↗