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diff notes/tex/growth.tex @ 37:3de775b67d8c
eigth sheet and notes
author | Markus Kaiser <markus.kaiser@in.tum.de> |
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date | Tue, 10 Dec 2013 01:58:46 +0100 |
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--- /dev/null Thu Jan 01 00:00:00 1970 +0000 +++ b/notes/tex/growth.tex Tue Dec 10 01:58:46 2013 +0100 @@ -0,0 +1,159 @@ +\defineUnit{landausymbole}{% +{ + \pgfplotsset{ + standard/.style={ + axis lines=middle, + enlarge x limits=0.1, + enlarge y limits=0.1, + mark size=.4pt, + only marks, + xtick=\empty, + ytick=\empty, + xlabel={$\N$}, + ylabel={$\R$}, + every axis x label/.style={at={(current axis.right of origin)},anchor=west}, + every axis y label/.style={at={(current axis.above origin)},anchor=south}, + every x tick/.style={semithick, black}, + domain=0:2, + samples=50, + clip=false, + height=.5\textheight, + } + } + + \begin{frame} + \frametitle{Asymptotisches Verhalten} + \setbeamercovered{dynamic} + + \begin{definition}[Asymptotisches Verhalten] + Eine Funktion $g$ ist \structure{asymptotisch größer} (\structure{wächst asymptotisch schneller}) als eine andere Funktion $f$, wenn gilt + \begin{align} + \exists n_0 > 0 \forall n \geq n_0.\; \left| f(n) \right| < \left| g(n) \right| + \end{align} + \end{definition} + \begin{itemize} + \item Der Einfachheit halber betrachten wir \alert{strikt positive} Funktionen + \item Dann sind die Beträge egal + \vspace{2em} + \item Oftmals sind \structure{Vorfaktoren} nicht interessant + \end{itemize} + + \begin{center} + \begin{tikzpicture} + \begin{axis}[ + standard, + extra x ticks={1}, + extra x tick style={ + thick, + xticklabel={$n_0$} + }, + ] + \addplot[tumblue]{sqrt(x)} node[right]{$\hphantom{c_{<1} \cdot {}}f$}; + \only<2->{ + \addplot[tumblue]{.6 * sqrt(x)} node[right]{$c_{<1} \cdot f$}; + \addplot[tumblue]{1.4 * sqrt(x)} node[right]{$c_{>1} \cdot f$}; + } + \addplot[tumred]{2^x - 1} node[pos=0.95, above left]{$g$}; + \only<1>{ + \addplot[ycomb, mark=square*, mark size=1pt, semithick] plot coordinates {(1,1)}; + } + \end{axis} + \end{tikzpicture} + \end{center} + \end{frame} + + \begin{frame} + \frametitle{Landausymbole} + \setbeamercovered{dynamic} + + \begin{definition}[Asymptotische obere Schranke] + Seien $f,g$ \alert{strikt positiv}. + Eine Funktion $f$ wächst \structure{asymptotisch maximal so schnell} wie eine Funktion $g$, wenn gilt + \begin{align} + \exists c > 0\exists n_0 > 0 \forall n \geq n_0.\; f(n) \leq c \cdot g(n) + \end{align} + wir schreiben dann + \begin{align} + f &\in \Oh(g) + \end{align} + \end{definition} + + \vfill + + \begin{center} + \begin{tikzpicture} + \begin{axis}[ + standard, + extra x ticks={1}, + extra x tick style={ + thick, + xticklabel={$n_0$} + }, + ] + \addplot[tumblue]{sqrt(x)} node[pos=0.9, below]{$f$}; + \addplot[tumred]{2^x - 1} node[pos=0.95, above left]{$g$}; + \addplot[ycomb, mark=square*, mark size=1pt, semithick] plot coordinates {(1,1)}; + \end{axis} + \end{tikzpicture} + \end{center} + \end{frame} + + \begin{frame} + \frametitle{Landausymbole} + \setbeamercovered{dynamic} + + \begin{itemize} + \item $\Oh(g)$ ist eine Menge von Funktionen \ldots + \item \ldots die maximal so schnell wachsen wie $g$ + \end{itemize} + + \vspace{-1em} + \begin{columns} + \begin{column}{1.03\textwidth} + \begin{definition}[Landausymbole] + Seien $f,g$ \alert{strikt positiv}. + Analog zu $\Oh(g)$ definiert man weitere Mengen von Funktionen. + \begin{align} + \structure{o(g)} &\defeq \left\{ f \mid \alert{\forall c} > 0\exists n_0 > 0 \forall n \geq n_0.\; f(n) \alert{<} c \cdot g(n) \right\} \tag{\structure{langsamer}}\\ + \noalign{\smallskip} + \structure{\Oh(g)} &\defeq \left\{ f \mid \alert{\exists c} > 0\exists n_0 > 0 \forall n \geq n_0.\; f(n) \alert{\leq} c \cdot g(n) \right\} \tag{\structure{nicht schneller}}\\ + \noalign{\smallskip} + %\structure{\Theta(g)} &\defeq \left\{ f \mid f \in \Oh(g) \wedge f \in \Omega(g) \right\} \tag{\structure{gleich schnell}}\\ + \structure{\Theta(g)} &\defeq \Oh(g) \cap \Omega(g) \tag{\structure{gleich schnell}}\\ + \noalign{\smallskip} + \structure{\Omega(g)} &\defeq \left\{ f \mid \alert{\exists c} > 0\exists n_0 > 0 \forall n \geq n_0.\; f(n) \alert{\geq} c \cdot g(n) \right\} \tag{\structure{nicht langsamer}}\\ + \noalign{\smallskip} + \structure{\omega(g)} &\defeq \left\{ f \mid \alert{\forall c} > 0\exists n_0 > 0 \forall n \geq n_0.\; f(n) \alert{>} c \cdot g(n) \right\} \tag{\structure{schneller}} + \end{align} + \vspace{-1em} + \end{definition} + \end{column} + \end{columns} + + \vspace{2em} + Es ist + \begin{align} + o(g) &\subseteq \Oh(g) & o(g) \cap \Omega(g) &= \emptyset\\ + \omega(g) &\subseteq \Omega(g) & \omega(g) \cap \Oh(g) &= \emptyset + \end{align} + \end{frame} + + \begin{frame}[c] + \frametitle{Darstellung mit Grenzwerten} + \setbeamercovered{dynamic} + + \begin{theorem}[Landausymbole mit Grenzwerten] + \smallskip + Existiert der Grenzwert $\lim_{n \to \infty} \left| \frac{f(n)}{g(n)} \right|$, dann gilt + + \begin{align} + f &\in \structure{o(g)} &\text{gdw.}&& \lim_{n \to \infty} &\left| \frac{f(n)}{g(n)} \right| = 0\\ + f &\in \structure{\Oh(g)} &\text{gdw.}&& 0 \leq \lim_{n \to \infty} &\left| \frac{f(n)}{g(n)} \right| < \infty\\ + f &\in \structure{\Theta(g)} &\text{gdw.}&& 0 < \lim_{n \to \infty} &\left| \frac{f(n)}{g(n)} \right| < \infty\\ + f &\in \structure{\Omega(g)} &\text{gdw.}&& 0 < \lim_{n \to \infty} &\left| \frac{f(n)}{g(n)} \right| \leq \infty\\ + f &\in \structure{\omega(g)} &\text{gdw.}&& \lim_{n \to \infty} &\left| \frac{f(n)}{g(n)} \right| = \infty + \end{align} + \end{theorem} + \end{frame} +} +}