Mathematik zum Wochenanfang – Lösung
bearbeitet von@@Gunnar Bittersmann
Mit einer Schleife eine Näherungslösung zu berechnen, kann ja jeder (fast). Danach war nicht gefragt.
Summanden durch *i* gekürzt:
$$ \displaystyle\sum_{i=1}^\infty \frac{i^3}{i!} = \displaystyle\sum_{i=1}^\infty \frac{i^2}{(i-1)!} $$
Indexverschiebung (in den Summanden *i* + 1 für *i*, dafür fangen wir bei 0 an):
$$ = \displaystyle\sum_{i=0}^\infty \frac{(i+1)^2}{i!} $$
Binomische Formel:
$$ = \displaystyle\sum_{i=0}^\infty \frac{i^2+2i+1}{i!} = \displaystyle\sum_{i=0}^\infty \frac{i^2}{i!} + 2 \displaystyle\sum_{i=0}^\infty \frac{i}{i!} + \displaystyle\sum_{i=0}^\infty \frac{1}{i!} $$
Weglassen der Summanden, die 0 sind (für *i* = 0):
$$ = \displaystyle\sum_{i=1}^\infty \frac{i^2}{i!} + 2 \displaystyle\sum_{i=1}^\infty \frac{i}{i!} + \displaystyle\sum_{i=0}^\infty \frac{1}{i!} $$
Das gleiche Spiel: durch *i* gekürzt:
$$ = \displaystyle\sum_{i=1}^\infty \frac{i}{(i-1)!} + 2 \displaystyle\sum_{i=1}^\infty \frac{1}{(i-1)!} + \displaystyle\sum_{i=0}^\infty \frac{1}{i!} $$
und Indexverschiebung:
$$ = \displaystyle\sum_{i=0}^\infty \frac{(i+1)}{i!} + 2 \displaystyle\sum_{i=0}^\infty \frac{1}{i!} + \displaystyle\sum_{i=0}^\infty \frac{1}{i!} $$
Zerlegung vorn, Zusammenfassung hinten:
$$ = \displaystyle\sum_{i=0}^\infty \frac{i}{i!} + \displaystyle\sum_{i=0}^\infty \frac{1}{i!} + 2 \displaystyle\sum_{i=0}^\infty \frac{1}{i!} + \displaystyle\sum_{i=0}^\infty \frac{1}{i!} = \displaystyle\sum_{i=0}^\infty \frac{i}{i!} + 4 \displaystyle\sum_{i=0}^\infty \frac{1}{i!} $$
Weglassen des Summanden, der 0 ist (für i = 0):
$$ = \displaystyle\sum_{i=1}^\infty \frac{i}{i!} + 4 \displaystyle\sum_{i=0}^\infty \frac{1}{i!} $$
Und noch mal: durch *i* gekürzt:
$$ = \displaystyle\sum_{i=1}^\infty \frac{1}{(i-1)!} + 4 \displaystyle\sum_{i=0}^\infty \frac{1}{i!} $$
Indexverschiebung:
$$ = \displaystyle\sum_{i=0}^\infty \frac{1}{i!} + 4 \displaystyle\sum_{i=0}^\infty \frac{1}{i!} = 5 \displaystyle\sum_{i=0}^\infty \frac{1}{i!} $$
Jetzt muss man sich nur noch dran erinnern, dass $$ \displaystyle\sum_{i=0}^\infty \frac{1}{i!} = \mathrm e $$ die [Eulersche Zahl](https://de.wikipedia.org/wiki/Eulersche_Zahl) ist.
$$ \displaystyle\sum_{i=1}^\infty \frac{i^3}{i!} = 5 \mathrm e $$
Die Aufgabe (und die Lösung) hab ich aus diesem [Video](https://www.youtube.com/watch?v=wZYsd1YBF6w).
🖖 Live long and prosper
{:@en}
--
*In our chants of “ICE out now”
Our city’s heart and soul persists
Through broken glass and bloody tears
On the streets of Minneapolis*{:@en}
— Bruce Springsteen, [Streets of Minneapolis](https://www.youtube.com/watch?v=GDaPdpwA4Iw){:@en}
Mathematik zum Wochenanfang – Lösung
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Mit einer Schleife eine Näherungslösung zu berechnen, kann ja jeder (fast). Danach war nicht gefragt.
Summanden durch *i* gekürzt:
$$ \displaystyle\sum_{i=1}^\infty \frac{i^3}{i!} = \displaystyle\sum_{i=1}^\infty \frac{i^2}{(i-1)!} $$
Indexverschiebung (in den Summanden *i* + 1 für *i*, dafür fangen wir bei 0 an):
$$ = \displaystyle\sum_{i=0}^\infty \frac{(i+1)^2}{i!} $$
Binomische Formel:
$$ = \displaystyle\sum_{i=0}^\infty \frac{i^2+2i+1}{i!} = \displaystyle\sum_{i=0}^\infty \frac{i^2}{i!} + 2 \displaystyle\sum_{i=0}^\infty \frac{i}{i!} + \displaystyle\sum_{i=0}^\infty \frac{1}{i!} $$
Weglassen der Summanden, die 0 sind (für *i* = 0):
$$ = \displaystyle\sum_{i=1}^\infty \frac{i^2}{i!} + 2 \displaystyle\sum_{i=1}^\infty \frac{i}{i!} + \displaystyle\sum_{i=0}^\infty \frac{1}{i!} $$
Das gleiche Spiel: durch *i* gekürzt:
$$ = \displaystyle\sum_{i=1}^\infty \frac{i}{(i-1)!} + 2 \displaystyle\sum_{i=1}^\infty \frac{1}{(i-1)!} + \displaystyle\sum_{i=0}^\infty \frac{1}{i!} $$
und Indexverschiebung:
$$ = \displaystyle\sum_{i=0}^\infty \frac{(i+1)}{i!} + 2 \displaystyle\sum_{i=0}^\infty \frac{1}{i!} + \displaystyle\sum_{i=0}^\infty \frac{1}{i!} $$
Zerlegung vorn, Zusammenfassung hinten:
$$ = \displaystyle\sum_{i=0}^\infty \frac{i}{i!} + \displaystyle\sum_{i=0}^\infty \frac{1}{i!} + 2 \displaystyle\sum_{i=0}^\infty \frac{1}{i!} + \displaystyle\sum_{i=0}^\infty \frac{1}{i!} = \displaystyle\sum_{i=0}^\infty \frac{i}{i!} + 4 \displaystyle\sum_{i=0}^\infty \frac{1}{i!} $$
Weglassen des Summanden, der 0 ist (für i = 0):
$$ = \displaystyle\sum_{i=1}^\infty \frac{i}{i!} + 4 \displaystyle\sum_{i=0}^\infty \frac{1}{i!} $$
Und noch mal: durch *i* gekürzt:
$$ = \displaystyle\sum_{i=1}^\infty \frac{1}{(i-1)!} + 4 \displaystyle\sum_{i=0}^\infty \frac{1}{i!} $$
Indexverschiebung:
$$ = \displaystyle\sum_{i=0}^\infty \frac{1}{i!} + 4 \displaystyle\sum_{i=0}^\infty \frac{1}{i!} = 5 \displaystyle\sum_{i=0}^\infty \frac{1}{i!} $$
Jetzt muss man sich nur noch dran erinnern, dass $$ \displaystyle\sum_{i=0}^\infty \frac{1}{i!} = \mathrm e $$ die [Eulersche Zahl](https://de.wikipedia.org/wiki/Eulersche_Zahl) ist.
$$ \displaystyle\sum_{i=1}^\infty \frac{i^3}{i!} = 5 \mathrm e $$
Die Aufgabe hab ich aus diesem [Video](https://www.youtube.com/watch?v=wZYsd1YBF6w).
🖖 Live long and prosper
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*In our chants of “ICE out now”
Our city’s heart and soul persists
Through broken glass and bloody tears
On the streets of Minneapolis*{:@en}
— Bruce Springsteen, [Streets of Minneapolis](https://www.youtube.com/watch?v=GDaPdpwA4Iw){:@en}