Datei:Entscheidungsbaum zur Konvergenz und Divergenz von Reihen.svg

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Beschreibung

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Deutsch: Entscheidungsbaum zur Konvergenz und Divergenz von Reihen
Datum
Quelle Eigenes Werk
Urheber Stephan Kulla (User:Stephan Kulla)

Source code

\documentclass[12pt,border=10pt]{standalone}

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\usepackage{tikz}
\usetikzlibrary{shapes,arrows,positioning}

\everymath{\displaystyle}

\newcommand*{\N}{\mathbb N}

\begin{document}
\tikzstyle{decision} = [rectangle, draw, fill=yellow!20,
  text centered, rounded corners]

\tikzstyle{label} = [text width = 3cm]

\tikzstyle{block} = [rectangle, draw, fill=blue!20,
  text centered, rounded corners]

\tikzstyle{convergence} = [rectangle, draw, fill=green!20,
  node distance=8cm, text centered, rounded corners]

\tikzstyle{divergence} = [rectangle, draw, fill=red!20,
  node distance=8cm, text centered, rounded corners]

\tikzstyle{line} = [-stealth, thick, draw]

\begin{tikzpicture}[node distance=5cm, auto, text width=6cm]
  \node [block] (init) {\emph{Ausgangsfrage:} Ist die Reihe $\sum_{k=1}^\infty a_k$ konvergent oder divergent?};
  \node [decision, below of=init,node distance=3.5cm] (questiontrivialkriterium) {Ist $(a_k)_{k\in\N}$ eine Nullfolge?};
  \node [divergence, right of=questiontrivialkriterium, node distance=9cm] (trivialkriterium) {$\sum_{k=1}^\infty a_k$ divergiert nach dem Trivialkriterium};
   \node [decision, below of=questiontrivialkriterium] (leibniz_question) {Ist $(a_k)_{k\in\N}$ alternierend, also von der Form $a_k=(-1)^k b_k$ oder $a_k=(-1)^{k+1} b_k$?};
  \node [decision, right of=leibniz_question, node distance=9cm] (leibniz_case) {Ist $(b_k)_{k\in\N}$ eine monotone Nullfolge?};
  \node [convergence, right of=leibniz_case] (leibniz_yes) {$\sum_{k=1}^\infty a_k$ konvergiert nach dem Leibniz-Kriterium};
  \node [decision, below of=leibniz_question] (question_ratio_test) {Ist $a_k$ ein Quotient der Form $a_k = \tfrac{b_k}{c_k}$? Kann Konvergenz von $\left(\left|\tfrac{a_{k+1}}{a_k}\right|\right)_{k\in\N}$ bestimmt werden?};
  \node [decision, right of=question_ratio_test, node distance=9cm] (rtcase1) {Ist $\lim_{k\to\infty} \left|\tfrac{a_{k+1}}{a_k}\right| < 1$?};
  \node [decision, below of=rtcase1] (rtcase2) {Ist $\lim_{k\to\infty} \left|\tfrac{a_{k+1}}{a_k}\right| > 1$?};
  \node [convergence, right of=rtcase1] (ratio_yes) {$\sum_{k=1}^\infty a_k$ konvergiert absolut nach dem Quotientenkriterium};
  \node [divergence, right of=rtcase2] (ratio_no) {$\sum_{k=1}^\infty a_k$ divergiert nach dem Quotientenkriterium};
  \node [decision, below of=rtcase2] (rootcase1) {Ist $\limsup_{k\to\infty} \sqrt[k]{|a_k|} < 1$?};
  \node [decision, left of=rootcase1, node distance=9cm] (question_root_test) {Ist $a_k$ eine Potenz wie $a_k = b_k^k$ oder $a_k = c_k^{\left(k^2\right)}$? Kann $\limsup_{k\to\infty}\sqrt[k]{|a_k|}$ bestimmt werden?};
  \node [decision, below of=rootcase1] (rootcase2) {Ist $\limsup_{k\to\infty} \sqrt[k]{|a_k|} > 1$?};
  \node [convergence, right of=rootcase1] (root_yes) {$\sum_{k=1}^\infty a_k$ konvergiert absolut nach dem Wurzelkriterium};
  \node [divergence, right of=rootcase2] (root_no) {$\sum_{k=1}^\infty a_k$ divergiert nach dem Wurzelkriterium};
  \node [convergence, below of=rootcase2, node distance=4.5cm] (major_yes) {$\sum_{k=1}^\infty a_k$ konvergiert absolut nach dem Majorantenkriterium};
  \node [decision, left of=major_yes, node distance=9cm] (majorcase) {Gibt es eine konvergente Reihe $\sum_{k=1}^\infty c_k$ mit $|a_k|\le c_k$ für alle $k\in\N$?};
   \node [decision, below of=majorcase,node distance=5.5cm] (minorcase) {Gibt es eine divergente Reihe $\sum_{k=1}^\infty c_k$ mit $a_k\ge c_k\ge 0$ für alle $k\in\N$?};
  \node [divergence, right of=minorcase, node distance=9cm] (minor_no) {$\sum_{k=1}^\infty a_k$ divergiert nach dem Minorantenkriterium};
  \node [block, below of=minorcase,node distance=4.5cm] (end) {Andere Konvergenzkriterien ausprobieren: \\ Integralkriterium, Verdichtungskriterium, Cauchy-Kriterium, oder Beschränktheit der Partialsummen};

  \path [line] (init) edge (questiontrivialkriterium);
  \path [line] (questiontrivialkriterium) -- node [xshift=3cm]{Nein} (trivialkriterium);
  \path [line] (questiontrivialkriterium) -- node [label] {Ja oder nicht feststellbar} (leibniz_question);
  \path [line] (leibniz_question) -- node [xshift=3cm]{Ja} (leibniz_case);
  \path [line] (leibniz_case) -- node [xshift=3cm]{Ja} (leibniz_yes);
  \path [line] (leibniz_question) -- node [label] { Nein } (question_ratio_test);
  \path [line] (leibniz_case) -- node [label] { Nein oder nicht feststellbar} (question_ratio_test);
  \path [line] (question_ratio_test) -- node [xshift=3cm] {Ja} (rtcase1);
  \path [line] (rtcase1) -- node {Nein} (rtcase2);
  \path [line] (rootcase1) -- node {Nein} (rootcase2);
  \path [line] (question_ratio_test) -- node [label] { Nein oder nicht feststellbar} (question_root_test);
  \path [line] (rtcase2) -- node [label] { Nein } (question_root_test);
  \path [line] (rtcase1) -- node [xshift=3cm]{Ja} (ratio_yes);
  \path [line] (rtcase2) -- node [xshift=3cm]{Ja} (ratio_no);
  \path [line] (rootcase1) -- node [xshift=3cm]{Ja} (root_yes);
  \path [line] (rootcase2) -- node [xshift=3cm]{Ja} (root_no);
  \path [line] (question_root_test) -- node [label] { Nein oder nicht feststellbar} (majorcase);
  \path [line] (rootcase2) -- node {Nein} (majorcase);
  \path [line] (question_root_test) -- node [xshift=3cm]{Ja} (rootcase1);
  \path [line] (majorcase) -- node [label] { Nein oder nicht feststellbar} (minorcase);
  \path [line] (minorcase) -- node [label] { Nein oder nicht feststellbar} (end);
  \path [line] (majorcase) -- node [xshift=3cm]{Ja} (major_yes);
  \path [line] (minorcase) -- node [xshift=3cm]{Ja} (minor_no);
\end{tikzpicture}

\end{document}

Lizenz

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Creative Commons CC-Zero Diese Datei wird unter der Creative-Commons-Lizenz CC0 1.0 Verzicht auf das Copyright zur Verfügung gestellt.
Die Person, die das Werk mit diesem Dokument verbunden hat, übergibt dieses weltweit der Gemeinfreiheit, indem sie alle Urheberrechte und damit verbundenen weiteren Rechte – im Rahmen der jeweils geltenden gesetzlichen Bestimmungen – aufgibt. Das Werk kann – selbst für kommerzielle Zwecke – kopiert, modifiziert und weiterverteilt werden, ohne hierfür um Erlaubnis bitten zu müssen.

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