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Padé-Approximation

Sei f eine reellwertige Funktion eines reellen Argumentes x. Sie sei durch eine Potenzreihe gegeben:

Als Padé-Approximation bezeichnet man die gebrochen rationale Funktion

deren Taylor-Entwicklung um mit der Potenzreihe von f bis einschließlich der -ten Potenz übereinstimmt. Im Gegensatz zur Taylor-Reihenentwicklung lassen sich für die Padé-Approximationen keine allgemeingültigen Konvergenzregeln für (Restgliedabschätzung) angeben.
 
O.B.d.A. kann man annehmen, andernfalls dividiert man Zähler und Nenner durch .
 
Je nach Wahl von N und M kann man verschiedene Padé-Approximationen konstruieren, die die Funktion bis zur -ten Potenz approximieren.
 
Nach Vorgabe von N und M bestimmt man die Padé-Approximation wie folgt:

Aus der Bedingung, daß die Funktion bis zur Ordnung approximieren soll, erhält man zwei Gleichungssysteme zur Bestimmung der Koeffizienten und :

Dabei soll gelten, daß für .

Mit lautet die erste Gleichung in Matrixform:

Daraus lassen sich (z.B. durch Elimination nach Gauß) die Koeffizienten bestimmen. Aus der zweiten Gleichung erhält man dann die Koeffizienten :

Die beiden letzten Gleichungen bezeichnet man als Padé-Gleichungen. Mit der Kenntnis der Entwicklungskoeffizienten und ist vollständig bestimmt.

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