Gebruiker:Hesselp/Kladblok Betekenis(sen) 'reeks'

Uit Wikipedia, de vrije encyclopedie

Reeks (wiskunde) - bronnen bij de betekenisontwikkeling van 'reeks', 'rij' en 'convergent'[bewerken | brontekst bewerken]

onder constructie


Oneindige reeks of kortweg reeks is in de wiskunde een oude, inmiddels grotendeels door 'rij' vervangen, naam voor: een oneindige rij met getallen[1] als termen. [2] [3] [4] [5] [6] [7]Reeks heeft de voorkeur behouden in onder meer: 'reeksvoorstelling van een getal' [8], 'reeksontwikkeling van een functie', 'taylorreeks', 'fourierreeks', 'machtreeks' en 'binomiaalreeks'.

De studie van reeksen/rijen had aanvankelijk (18e eeuw) als hoofddoel het vinden van willekeurig scherpe rationale benaderingen voor de waarde van niet-rationale grootheden, en wel door opsplitsing in oneindig veel (snel genoeg klein wordende) rationale termen. [Bronnen: onder meer 1851 Schultz von Strasznitzki] De variërende betekenis van de woorden 'convergent' en 'convergeren' [9] leidt tot onregelmatige nomenclatuur en meerduidige notaties.


Onregelmatig woordgebruik[10]
'Convergente (termconvergente) rij'  naast  'convergente (somconvergente) reeks'
Het gangbare taalgebruik, ook buiten het Nederlands[11], maakt betekenisverschil tussen  'convergente rij' [12] (soms: 'convergerende rij' [13])   en   'convergente reeks' [14] (soms: 'convergerende reeks' [15]) .
In deze combinaties gaat het bij het woord 'rij' om het convergeren van de aparte termen (),  en bij het woord 'reeks' om het convergeren van de samengenomen termen (de partiële sommen ).
Ofwel: 'rij' + 'convergent'  duidt op een termlimiet, en 'reeks' + 'convergent'  op een somlimiet.

'Sommeerbare rij'  naast  'sommeerbare reeks'
Ter vermijding van verwarring door de dubbele betekenis van  'convergent'  is vanaf midden 20e eeuw 'sommeerbare rij' [16] [17] een alternatief voor 'convergente reeks' .

'Sommeerbare reeks'  komt al eerder voor, als benaming voor een getallenrij waarvan de partieelsommen geen limiet hebben maar waar de een of andere alternatieve 'sommatiemethode' wel tot een limiet leidt[18]: Cesàro-sommeerbaar, Abel-sommeerbaar, Borel-sommeerbaar en andere.[19]

'Komma-notatie'  naast  'plusteken-notatie'[20]
Voor schriftelijke notaties geldt het volgende:
Als een oneindige getallenrij 'rij'  genoemd wordt, is gebruikelijk[21]:
of of
en als een oneindige getallenrij 'reeks'  genoemd wordt:
of of [22] .


Meerduidige notatie
De formulevorm kan, net als de vormen en , drie dingen betekenen:
(1) de rij ,  (2) de somrij (rij van partiële sommen) van de rij ,  (3) de limiet van de somrij van de rij .
Voorbeeld:

is de som van indien convergeert

staat voor

het getal is de som van de rij indien de rij convergeert

en met de haakjes-notatie voor rijen

het getal is de som van de rij indien de rij convergeert.


Absolute sommeerbaarheid van een rij, absolute convergentie van een reeks
Een getallenrij/reeks (algemene term ) waarvoor geldt dat de rij een limiet heeft, wordt traditioneel een absoluut convergente reeks genoemd; meer recent ook wel een absoluut sommeerbare rij [23]. Een dergelijke rij is zelf eveneens sommeerbaar en de som blijft onveranderd onder welke permutatie van de termen dan ook.


Termen van een rij/reeks, som van een rij/reeks, limiet van een rij
In combinatie met  "de termen van de . . ."  of met  "de som van de . . ."  maakt "rij" dan wel "reeks" geen verschil in betekenis:
- de 7e term van de omgekeerde-kwadratenrij  =  de 7e term van de omgekeerde-kwadratenreeks,
- de som van de omgekeerde-kwadratenrij  =  de som van de omgekeerde-kwadratenreeks.
In combinatie met  "de limiet van de . . ."  wordt voornamelijk "rij" gebruikt. Want bij "reeks" kan er twijfel zijn of het om de limiet van de termen of om de limiet van de partieelsommen gaat, een duidelijke conventie op dit punt ontbreekt.[24]


Cauchyproduct van twee rijen/reeksen. Stelling van Mertens
Onder het cauchyproduct van een rij/reeks met algemene term en een rij/reeks met algemene term , verstaat men de rij/reeks met algemene term .
Stelling van Mertens:  Als van twee rijen/reeksen de ene het getal A als som heeft en de andere het getal B, en (minstens) een van beide is absoluut sommeerbaar / absoluut convergent, dan heeft het cauchyproduct van die rijen het getal A×B als som.


Vroeger anders
Tot ruwweg het eind van de 19e eeuw werd een rij met een termlimiet nooit aangeduid met 'convergente rij', 'convergerende rij', 'convergente reeks' of 'convergerende reeks' .[25]  Men wilde irrationale grootheden willekeurig dicht benaderen met oneindig doorlopende breukenrijen[26], waarbij bleek dat het eenvoudiger is om de bedoelde grootheid te beschrijven als limiet van partieelsommen (soms partieelproducten) van een rij, dan als limiet van de termen van een rij. Met 'convergentie' werd de belangrijkste eigenschap van de rij bedoeld: het sommeerbaar zijn (het hebben van een somlimiet).
De gangbare notatie met plustekens (soms komma's[27] of alleen spaties[28]) tussen de begintermen past bij dit hoofdgebruik van getallenrijen.

Tot in het begin van de 19e eeuw komt  'convergente (convergerende) reeks'  voor als aanduiding voor een rij getallen met 0 als limiet, een nulrij.[29]   Gauss heeft expliciet gewezen op het meerduidige gebruik van  'convergente reeks'.[30]

In het verleden werd met 'sommeerbare reeks' en 'niet-sommeerbare reeks' het al dan niet bestaan van een 'gesloten vorm' voor de partieelsommen-limiet aangeduid. Waarbij het gesloten vorm geleidelijk aan een ruimere interpretatie kreeg.[31]


Grote variatie in beschrijvingen van wat met "oneindige reeks" bedoeld kan zijn
De geleidelijke, eind 19e eeuw begonnen, betekenisverschuiving van de woorden "convergent" en "convergeren" - van somlimiet-hebbend naar termlimiet-hebbend – heeft geleid tot een enorme verscheidenheid aan pogingen om 'de' betekenis van de aanduiding "oneindige reeks" vast te leggen. De volgende varianten zijn in de (leerboeken-)literatuur te vinden, op volgorde van gevonden oudste vermelding:

- een combinatie van wiskunde-symbolen (expressie) van de vorm
 ,    ,     of    
   met een context-afhankelijk betekenis[32]
- het resultaat van het onbegrensd laten groeien van de term-index[33]
- een veelterm met een oneindig aantal termen[34]
- een oneindige rij, gegeven door z'n verschilrij[35]
- de som van een oneindig aantal termen[36]
- het resultaat van het vormen van de rij der partieelsommen[37]
- het koppel van een rij en z’n somrij[38]
- een geïndiceerde som[39]
- een rij waarvan de termen opgeteld dienen te worden[40]
- een formele som[41]
- een bepaalde formele uitdrukking[42]
- een rij van zijn partiële sommen[43]
- een rij waarvan de termen de partieelsommen zijn van een andere rij [44]
- de som van de termen van een rij[45]
- een oneindige som[46]
- het resultaat van het optellen van de termen van een oneindige rij[47]
- een wiskundig proces dat vraagt om een oneindig aantal optellingen[48]
- een rij van termen waaruit een rij van partiële sommen is afgeleid[49]
- een som van een aftelbaar aantal termen[50]
- de afbeelding die aan een rij z’n somrij (partieelsommenrij) toevoegt[51]
- het resultaat van het vormen van de som van alle termen van een rij[52]
- een oneindige optelling van getallen[53]
- de limiet van de somrij van een sommeerbare rij[54]
- het resultaat van het belangstelling hebben voor de partiële sommen van een rij[55]
- de bewerking van het een voor een toevoegen van termen van een rij[56]
- de optelling van een oneindige rij termen[57]
- een som met oneindig veel termen[58]
- een recurrente rij[59]
- diversen[60]
- geen poging tot betekenis-beschrijving[61].


Reeksvoorstelling en reeksontwikkelingDeze slotsectie wellicht geen deel van een eventuele artikel-aanpassing.
Voorzover er aan de woorden 'reeksvoorstelling' en 'reeksontwikkeling' een verschillende betekenis wordt toegekend, komt dit neer op het onderstaande.

Een reeksvoorstelling van een getal of van een functie
Een irrationaal getal kan op veel verschillende manieren worden voorgesteld / weergegeven / gerepresenteerd. Het klassieke drietal[62] is:
- reeksvoorstelling: als limiet van de partiële sommen van een gegeven rij;
- productvoorstelling: als limiet van de partiële producten van een gegeven rij;
- kettingbreukvoorstelling: als limiet van de partiële stapelbreuken van een gegeven rij.
Voor de laatste geldt dat ieder irrationaal getal een unieke kettingbreukvoorstelling heeft.

Voorbeelden van reeksvoorstellingen:
Het getal kan ook beschreven als 'de limiet van de partieelsommen van de rij der omgekeerde kwadraatgetallen',
in formulevorm: of of
De functie kan ook beschreven als 'de limiet van de partieelsommen van een zekere rij machtsfuncties',
in formulevorm: of of
Bij elk getal en elke functie zijn oneindig veel reeksvoorstellingen mogelijk: zo zijn en allebei reeksvoorstellingen voor 'een half'.
En voor het irrationale getal zijn het bijvoorbeeld en en .

De reeksontwikkeling van een functie
Als voorbeeld van een reeksontwikkeling dient hier de reeksontwikkeling 'volgens Taylor'.
Zij een functie die in een domeinpunt oneindig vaak differentieerbaar ('glad') is, dan heet de functie-rij


de Taylorontwikkeling van functie f in punt a.  Doorgaans genoteerd als

of .

De Taylorrij kan voor een bepaalde in het domein van al dan niet sommeerbaar zijn (vaak afhankelijk van de afstand tussen en ). En als de rij voor die wel een som heeft, is die som niet altijd gelijk aan de waarde van in dat punt.
Wanneer de Taylorrij van in voor alle binnen een zekere omgeving van als som heeft, dan heet functie 'analytisch in '.