Differenzenfolge

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Die Differenzenfolge (manchmal auch Differenzenreihe, obwohl es keine Reihe im üblichen Sinne ist) einer gegebenen Zahlenfolge entsteht in der Mathematik durch Bilden der Differenzen von je zwei benachbarten Folgengliedern.

Berechnung[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

In Formeln ausgedrückt: Ist eine gegebene Folge in einem geeigneten Rechenbereich, in dem man Differenzen bilden kann, so ist durch

die ihre Differenzenfolge definiert. Ein Beispiel für wiederholtes Bilden der Differenzenfolge:

Alle weiteren Differenzenfolgen sind ebenfalls konstant .

Eigenschaften[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

Bildet man von einer Folge, die durch ein Polynom angegeben werden kann, wiederholt die Differenzenfolge, sind irgendwann alle weiteren Differenzenfolgen Nullfolgen.

Genauer gesagt: Die Differenzenfolge eines Polynoms -ten Grades ist vom Grad .

Nach Newton lässt sich jede Folge auch mit ihren Differenzenfolgen (genauer gesagt, mit jeweils dem ersten Folgeglied aller Differenzenfolgen) darstellen:

mit den Binomialkoeffizienten . Bei Polynomfunktionen ist dies keine unendliche Reihe, da nur für endlich viele die Startwerte der Differenzenfolgen ungleich sind.

Nicht für alle Folgen sind irgendwann alle Differenzenfolgen Nullfolgen: Betrachten wir die geometrische Folge so erhalten wir

Alle Folgen sind also gleich.


Anwendungen[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

Differenzenfolgen sind ein wichtiges Hilfsmittel zum Lösen so mancher Denksportaufgabe des Typs „Wie lautet das nächste Glied der Folge …?“. Benutzt werden sie auch in Intelligenztests.

Mit Hilfe der Differenzenfolge kann man entscheiden, ob es sich bei einer gegebenen Folge um eine arithmetische Folge handelt. Wiederholtes Bilden der Differenzenfolge erlaubt die Charakterisierung arithmetischer Folgen höherer Ordnung, deshalb sind Differenzenfolgen auch bei der Untersuchung figurierter Zahlen, z.B. Polygonalzahlen von Interesse.

In der mathematischen Forschung ist die Differenzenfolge der Folge der Primzahlen Gegenstand zahlreicher Untersuchungen. Terence Tao und Ben Green bewiesen 2004, dass es beliebig lange arithmetische Progressionen von Primzahlen geben muss (Green–Tao-Theorem). Die bislang (2010) längste bekannte dieser Folgen besteht aus 26 Elementen (AP-26).

Literatur[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

Weblinks[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]