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Math

Schranken statt Schätzungen

Jede andere Rechenart liefert eine Zahl, die wahrscheinlich stimmt. Intervallarithmetik liefert ein Paar, das sicher stimmt, und das ganze Thema ist der Preis dafür. Er heißt Abhängigkeit: jedes Vorkommen einer Variablen gilt als eigene Variable, also wird x − x zwei Einheiten breit. Die Einschließung gehört damit der FORMEL und nicht der Funktion.

Schranken statt Schätzungen — Bild aus der Anwendung
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Was passiert

Jedes andere Modul dieses Rings misst einen Fehler; dieses weigert sich. Es rechnet mit Zahlenpaaren, die die Antwort garantiert enthalten, jedes Ende nach außen gerundet, und die Garantie ist der ganze Sinn: Schärfe wird gegen Gewissheit getauscht. Gib x = [1, 2] in x − x, und du bekommst [−1, 1], nicht 0, weil die Arithmetik nicht weiß, dass die beiden x dasselbe sind - das Abhängigkeitsproblem, und der Grund, warum Intervalle mit jedem Schritt anschwellen. Teile durch ein Intervall, das null enthält, und die ehrliche Antwort ist die ganze Gerade. Probiere die Ausdrücke, sieh die Breiten wachsen, und finde, welche Umformungen sie eng halten.

Gleichungen des Moduls
Gleichungen
[a,b] + [c,d] = [↓(a+c), ↑(b+d)],  [a,b] − [c,d] = [↓(a−d), ↑(b−c)]
[a,b]·[c,d] = [↓min, ↑max] der vier Produkte
[a,b]/[c,d] = die ganze Gerade, wenn [c,d] die 0 enthält
das Abhängigkeitsproblem: x − x = [a−b, b−a], nicht 0

Weitere Experimente

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Eine Fläche zerschneiden — Bild aus der Anwendung

Math

Eine Fläche zerschneiden

Schneide eine Fläche mit einer senkrechten Ebene und du bekommst eine Kurve; ihre Steigung ist die Ableitung in dieser Richtung. Trage die Steigung in Polarkoordinaten auf: bei einer differenzierbaren Fläche ist das genau ein Kreis mit dem Gradienten als Durchmesser. Und eine Fläche hier hat beide partiellen Ableitungen, in jeder Richtung eine Richtungsableitung - und gar keine Tangentialebene.

Wie weit ein Taylorpolynom reicht — Bild aus der Anwendung

Math

Wie weit ein Taylorpolynom reicht

Nahe seinem Mittelpunkt ist ein Taylorpolynom von der Funktion nicht zu unterscheiden, und jeder weitere Term zahlt sich aus. Weiter draußen geht dreierlei schief: außerhalb des Konvergenzradius machen mehr Terme die Antwort unbegrenzt schlechter, exp(−1/x²) hat eine Reihe, die überall konvergiert und nur an einem Punkt stimmt, und selbst innerhalb des Radius kann das Summieren jede Stelle verlieren. Der Radius ist der Abstand zu einer Singularität, die gar nicht auf der reellen Achse liegt.