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2026-04-16T11:39:22Z

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'''Iteration''' (von {{laS|iterare}} ,wiederholen‘) beschreibt allgemein einen Prozess mehrfachen Wiederholens gleicher oder ähnlicher Handlungen zur Annäherung an eine Lösung oder ein bestimmtes Ziel. Mit dieser Bedeutung erstmals in der [[Mathematik]] verwendet, ist der Begriff heute in verschiedenen Bereichen mit ähnlicher Bedeutung in Gebrauch. Beispielsweise in der [[Informatik]] wird nicht nur der Prozess der Wiederholung, sondern auch das Wiederholte selbst als ''Iteration'' bezeichnet. In anderen Bereichen beschränkt sich die Bedeutung wie im lateinischen Ausgangswort auf das Wiederholen, beispielsweise in der [[Sprachwissenschaft|Linguistik]].

== Mathematik ==
=== Definition ===
In der [[Mathematik]] bezeichnet man als ''Iteration'' die wiederholte Anwendung derselben Funktion. Das bedeutet
: <math>f^{\langle {0}\rangle} :=\mathrm{id}_X</math>
und die Bildung der [[Komposition (Mathematik)|Kompositionen]]
: <math>f^{\langle {n} \rangle} := f\circ f^{\langle {n-1}\rangle} = \underbrace {f\circ f\circ\dotsb\circ f}_{n \text{ mal}}</math>
für eine gegebene [[Funktion (Mathematik)|Funktion]] <math>f\colon X\to X</math>, bei der die [[Bild (Mathematik)|Bildmenge]] <math>f(X)</math> im [[Urbild (Mathematik)|Urbild]] <math>X </math> enthalten ist, d. h.
: <math>f(X)\subset X</math>.
Bei negativen Iterationsnummern erhält man, falls zulässig, [[Umkehrfunktion]]en, bspw. die ''minus erste Iteration''.

=== Beispiele ===
* Ist   <math>g\colon \R\to \R</math>   die Funktion der Verdoppelung     <math>g(x)=2 x</math>, dann ist     <math>g^{\langle {n} \rangle}(x)=2^n x</math> und     <math>g^{ \langle {-1} \rangle }(x)=\frac{x}{2}</math> die Umkehrfunktion.
* Ist   <math>h\colon \R\to \R</math>   die quadratische Funktion     <math>h(x)=x^2</math>, dann ist     <math>h^{\langle {n} \rangle}(x)=x^{2^n}</math> und     <math>h^{ \langle {-1} \rangle }(x)=\sqrt{x}</math> die Umkehrfunktion.

=== Abgrenzung der Schreibungen ===
Häufig werden beim Exponenten, d. h. beim Iterationsfaktor <math>n</math>, die spitzen Klammern weggelassen, so dass sich Verwechslungsmöglichkeiten mit Potenz und Ableitung ergeben.
In diesem Artikel sollen jedoch die Schreibweisen
:{|
|-
| für die [[Potenz (Mathematik)|Potenz]]: || <math>f^{\;\! 0} </math> || <math> :=\mathrm 1</math> || und || <math>f^{\;\! n+1} </math> || <math>:=f \cdot f^{\;\! n}</math> || (''ohne'' hochgestellte Klammer)
|-
| für die [[Differentialrechnung|Ableitung]]: || <math>f^{(0) } </math> || <math> :=f</math> || und || <math>f^{(n+1)} </math> || <math> :=(f^{(n)})' </math> || (mit hochgestellter ''runder'' Klammer),
|-
|style="width:10em"| für die Iteration: ||style="width:2em"| <math>f^{\langle {0}\rangle} </math> ||style="width:4.5em"| <math> :=\mathrm{id}_X</math> ||style="width:3em"| und ||style="width:3em"| <math>f^{\langle {n+1}\rangle} </math> ||style="width:6.5em"| <math>:=f\circ f^{\langle {n}\rangle}</math> || (mit hochgestellter ''spitzer'' <math>\langle \rangle</math> Klammer).
|}
eingehalten werden.
Dann sind beispielsweise für die Sinusfunktion
:{|
|-
| <math>\sin^2+\cos^2=1</math> || zwei zweite Potenzen (Quadrate),
|-
| <math>\sin^{(2)}= -\sin </math> || die zweite Ableitung und
|-
|style="width:10em"| <math>\sin^{\langle {-}1\rangle}=\arcsin </math> || die Umkehrfunktion.
|}

== Dynamische Systeme ==
Die Theorie der [[Dynamisches System|dynamischen Systeme]] befasst sich insbesondere mit dem Langzeitverhalten der [[Gruppenoperation|Orbits]] <math> \left\{f^{ \langle n \rangle }(x)\right\}</math> von Punkten <math>x\in X</math> unter solchen Iterationen.

== Numerische Mathematik ==
{{Siehe auch|Approximationsalgorithmus}}
In der [[Numerische Mathematik|numerischen Mathematik]] bezeichnet Iteration eine Methode, sich der exakten Lösung eines Rechenproblems schrittweise anzunähern (sukzessive [[Approximation]]). Sie besteht in der wiederholten Anwendung desselben Rechenverfahrens.

Die Ergebnisse eines Schrittes werden als Ausgangswerte des jeweils nächsten Schrittes genommen. Die Folge der Ergebnisse muss [[Grenzwert (Folge)|konvergieren]]. Wenn die Differenz zum vorangegangenen Rechenschritt kleiner als der akzeptierte Fehler ist, dann ist das Ergebnis hinreichend genau bestimmt, und das Verfahren wird beendet. Eines der bekanntesten Beispiele ist das [[Newton-Verfahren]]. Manchmal setzt man im nächsten Schritt Ergebnisse aus zwei oder noch mehr vorangehenden Schritten an, zum Beispiel bei der [[Regula falsi]].

Die [[Konvergenzgeschwindigkeit]] ist ein Maß dafür, wie brauchbar die Iterationsmethode ist.

=== Anwendung der Methode ===
* Iteration wird in Fällen angewandt, in denen das Ergebnis sich nicht in geschlossener Form berechnen lässt, zum Beispiel bei der [[Kepler-Gleichung]], der Berechnung der Oberflächenform einer [[Asphärische Linse#Berechnung an plankonvexer Linse|asphärischen Linse]] oder der Wärmeverteilung auf einer Leiterplatte.
* [[Lineares Gleichungssystem|Lineare Gleichungssysteme]] lassen sich unter bestimmten Voraussetzungen iterativ lösen.
* Bei Anwendungsproblemen können die Eingabedaten fehlerbehaftet sein, dann ist die „exakte Lösung“ des gegebenen Problems nicht notwendigerweise besser als ihre Approximation. Das Iterationsverfahren wird bevorzugt, wenn es eine gute Näherung schneller liefert als die Berechnung der exakten Lösung.
* Manche Funktionen auf [[Taschenrechner]]n oder auch [[Fraktal]]e werden iterativ berechnet.

=== Beispiel: Bestimmung von Nullstellen einer stetigen Funktion ===
Approximationen an [[Nullstelle]]n einer [[Stetige Funktion|stetigen Funktion]] sind, sofern überhaupt eine existiert, iterativ oft rascher gefunden als durch andere algebraische Methoden (etwa als geschlossener Ausdruck):

# Man wählt zwei Näherungswerte <math>x_1,\, x_2</math> für die Nullstelle der Funktion <math>f</math>, und zwar so, dass <math>f(x_1)\cdot f(x_2)<0</math> ist.
# Man stellt die Gleichung der durch <math>(x_1; f(x_1))</math> und <math>(x_2; f(x_2))</math> gegebenen [[Sekante]] auf.
# Die Schnittstelle <math>x_3 = x_1 - \frac{x_2 - x_1}{f(x_2) - f(x_1)} \cdot f(x_1)</math> der Sekante mit der x-Achse ist dann ein „besserer“ Näherungswert für die gesuchte Nullstelle von <math>f</math>.
# Man wiederholt die beiden vorgenannten Schritte so lange, bis die Nullstelle mit gewünschter Genauigkeit gefunden ist ([[Regula falsi]]).

== Informatik ==
Neben der einzelne Rechenschritte wiederholenden (''iterativen'') Problemlösung in der Mathematik wird in der [[Informatik]] auch von ''Iteration'' gesprochen, wenn
* ein Zugriff auf Daten einer [[Datenstruktur]] ''Schritt um Schritt'' (gleichartig wiederholt) erfolgt, beispielsweise mittels einer [[Schleife (Programmierung)#Mengenschleife|FOREACH-Schleife]]. Ein spezieller [[Zeiger (Informatik)|Zeiger]] auf die Einzelobjekte nennt sich ''[[Iterator]]'', wenn er (meist automatisch) nach jedem Zugriff auf das nächste Datum/Objekt der Datenstruktur weiterschaltet.
* ein [[Blockstruktur|Anweisungsblock]] (der sogenannte „Schleifenrumpf“) – durch Schleifenkontrollanweisungen gesteuert – ''wiederholt ausgeführt'' wird; jede Ausführung ist eine ''Iteration'' der [[Schleife (Programmierung)|Schleife]]. Diese Art der Programmierung wird als [[iterative Programmierung]] bezeichnet. Sie steht im Gegensatz vor allem zur [[Rekursive Programmierung|rekursiven Programmierung]], bei der der Anweisungsblock in eine Prozedur gesteckt wird und seine Wiederholungen durch rekursive (Selbst-)Aufrufe formuliert werden.

== Statistik ==
In einer Folge beobachteter [[Stichprobenwert]]e heißt eine Wiederholung desselben Wertes ''Iteration'' (engl. ''run''). Die Anzahl der Wiederholungen heißt ''Länge der Iteration'' oder ''Iterationslänge''. Das einmalige Auftreten eines Wertes wird ebenfalls als Iteration der Länge 1 bezeichnet. Beispielsweise liegen in der Folge
:<math>0,1,0,0,0,0,1,1,1,0,0,1,0,1,1,1</math>
von 16 Nullen und Einsen die acht durch das Zeichen <math>|</math> getrennten Iterationen
:<math>0 \mid 1 \mid 0,0,0,0 \mid 1,1,1 \mid 0,0 \mid 1 \mid 0 \mid 1,1,1 </math>
vor. Dabei gibt es vier Iterationen der Länge 1, eine Iteration der Länge 2, zwei Iterationen der Länge 3 und eine Iteration der Länge 4. In der [[Nichtparametrische Statistik|nichtparametrischen Statistik]] verwendet man die zufällige Häufigkeit von Iterationen oder Iterationslängen zur Konstruktion statistischer Tests, die [[Iterationstest]]s genannt werden.<ref>{{Literatur |Autor=Herbert Büning, [[Götz Trenkler]] |Titel=Nichtparametrische Statistische Methoden |Verlag=Walter de Gruyter |Auflage= 2. völlig neu bearbeitete Auflage |Ort=Berlin / New York |Datum=1994 |ISBN=3-11-013860-3 |DOI=10.1515/9783110902990 |Fundstelle=Kapitel 4.5, 5.2.1}}</ref>

== Linguistik ==
Sprachwissenschaftlich bezeichnet ''iterativ'' die [[Aktionsart]] eines Verbs, das ein aus mehrfach wiederholten gleichartigen Vorgängen bestehendes Geschehen ausdrückt, z. B. von ''flattern'', ''krabbeln'' oder ''sticheln''. Solche Wiederholungsverben werden auch ''Iterativa'' genannt.

Bei einer Wortbildung wird von [[Iteration (Linguistik)|Iteration]] gesprochen, wenn gleiche oder ähnliche Wortteile zwei- oder mehrfach wiederholt werden, so beispielsweise in ''Ururgroßmutter'' (siehe auch [[Reduplikation (Sprache)|Reduplikation]] bzw. [[Triplikation]]).<ref>[[Helmut Glück]] (Hrsg.), unter Mitarbeit von [[Friederike Schmöe]]: ''Metzler Lexikon Sprache''. 4., aktualisierte und überarbeitete Auflage. Verlag J.B. Metzler, Stuttgart/Weimar 2010, ISBN 3-476-02335-4. Stichwörter: ''Iteration'', ''Iterativ''.</ref>

== Softwareentwicklung{{Anker|Softwaretechnik}} ==
In der [[Softwareentwicklung]] bezeichnet eine Iteration einen einzelnen Entwicklungszyklus, je nach [[Vorgehensmodell (Software)|Vorgehensmodell]] beginnend mit Planung, Analyse oder Entwurf, endend mit Implementierung, Test oder Wartung. Eine besondere Rolle spielen Iterationen beim [[Extreme Programming]] und beim [[Rational Unified Process]]. Bei [[Scrum]] kommt ein iterativer Prozess für die Produktentwicklung zum Einsatz. Man spricht hier von Feedback-Schleifen in allen Phasen der Planung, Durchführung, Überprüfung und Anpassung.

== Geschichtswissenschaft ==
In der Geschichtswissenschaft bezeichnet Iteration die wiederholte Ausübung desselben Amtes in der [[Cursus honorum|Ämterlaufbahn]] der [[römische Republik|römischen Republik]]. Nach dem [[Mos maiorum]] war die Iteration verpönt. Beim [[Consulat|Konsulat]] kam die mehrfache, in Ausnahmefällen auch unmittelbar aufeinander folgende Bekleidung des Amtes allerdings schon seit der frühen Republik vor; seit der [[Römisches Verfassungsrecht|Verfassungsreform]] des Diktators [[Lucius Cornelius Sulla Felix|Sulla]] aus dem Jahr 82 v. Chr. war die wiederholte Bekleidung des Konsulats erst nach zehn Jahren erlaubt. Das Iterationsverbot war neben dem [[Kollegialität]]s- und dem [[Annuitätsprinzip]] das wichtigste Mittel, eine gefährliche Machtfülle von Amtsträgern zu verhüten.

Insbesondere in der [[Römische Bürgerkriege|Krise der Republik]] kam die Iteration wiederholt vor: Bekannteste Beispiele sind [[Gaius Sempronius Gracchus]], der sich in drei Jahren hintereinander zum [[Volkstribun]]en wählen lassen wollte, [[Gaius Marius]], der das Konsulat in fünf aufeinanderfolgenden Jahren (104 bis 100 v. Chr.) und insgesamt sieben Mal ausübte, sowie [[Gaius Iulius Caesar]], der das Konsulat in den Jahren 59, 48, 46, 45 und 44 v. Chr. bekleidete. In der Kaiserzeit ab [[Augustus]] war die Iteration des Konsulats Zeichen für eine herausgehobene soziopolitische Stellung. Unmittelbar aufeinanderfolgende Konsulate gab es nur bei Angehörigen des Kaiserhauses.

== Philosophie ==
[[Jacques Derrida]] führte die Iteration in die Sprache der [[Philosophie]] ein.<ref>Jacques Derrida: ''Signatur Ereignis Kontext.'' In: Peter Engelmann (Hrsg.): ''Randgänge der Philosophie'', Passagen, Wien 1988. Siehe auch Jacques Derrida: ''Limited Inc.'' Passagen, Wien 2001. Obschon Derrida den Begriff popularisiert hat, hat schon [[Edmund Husserl]] den Begriff (mehr oder weniger terminologisch) verwendet: bspw. in den ''Vorlesungen zur Phänomenologie des inneren Zeitbewusstseins'': „Das zeitkonstituierende Kontinuum ist ein Fluß stetiger Erzeugung von Modifikationen und Modifikationen. Vom aktuellen Jetzt aus, der jeweiligen Urimpression u, gehen die Modifikationen im Sinn von Iterationen, aber stetig vorwärts, sie sind nicht nur Modifikationen in Beziehung auf u, sondern auch der Reihe nach Modifikationen voneinander in der Reihenfolge, in der sie verlaufen.“ (S. 451, online bei der [https://www.freidok.uni-freiburg.de/volltexte/5974/ Uni Freiburg]).</ref> „Iteration“ bezeichnet hier die Wiederholung eines Begriffs im philosophischen und gesellschaftlichen Diskurs. Laut Derrida verändert sich mit jeder Wiederholung (Iteration) eines Begriffs seine Bedeutung, so dass niemals dieselbe Bedeutung reproduziert wird wie beim vorausgehenden Gebrauch des Begriffs. Jede Iteration hat vielmehr eine Variation der Bedeutung zur Folge, die dem ursprünglichen Begriff etwas hinzufügt und ihn bereichert. Eine ursprüngliche Definition von Begriffen, auf die man ihre Bedeutung zurückführen könnte, kann es demnach nicht geben.

== Bauökonomie ==
In der [[Bauökonomie]] ist ein ''iterativer Prozess'' das schrittweise Annähern von ursprünglichen Bauzielen an die machbare Umsetzung.<ref>Robert Fischer, Peter Schwer: ''Module für das Haus der Zukunft''. VDF Hochschulverlag AG an der ETH Zürich und Interact Verlag, Hochschule Luzern, Luzern 2009, S. 14, ISBN 978-3-7281-3286-4 (VDF) bzw. ISBN 978-3-906413-72-3 (interact), [http://books.google.com/books?id=nitAImkd7xoC&lpg=PA27&ots=xdvHvdEXKZ&dq=%22iterativer%20Prozess%22%20%2B%20bau%C3%B6konomie&lr&pg=PA14#v=onepage&q&f=true online bei Google bücher].</ref>

== Konstruktionslehre ==
In der [[Konstruktionslehre]] spricht man von ''iterativem Vorgehen'', teilweise auch von ''iterativem Suchen'', wenn zur Lösungsfindung so vorgegangen wird, dass ausgehend von einer Eingebung des Konstrukteurs die Lösung schrittweise verbessert wird.<ref>Markus Bürger, Michael Dambacher, u. a.: ''Konstruktionslehre – Maschinenbau''. Verlag Europa-Lehrmittel, Haan-Gruiten 2009, S. 11, ISBN 978-3-8085-1400-9, {{Webarchiv|url=http://www.fs-fachbuch.at/images/products/14009-1.pdf |wayback=20160304061936 |text=fs-fachbuch.at |archiv-bot=2025-07-28 15:59:36 InternetArchiveBot }} (PDF).</ref>

== Management ==
Im [[Management]] ist Iteration eine Vorgehensweise, um mit den Ungewissheiten und Überraschungen in komplexen Situationen umzugehen. Bei Veränderungen ist der Verlauf von [[Projekt]]en oder die Wirkung von Handlungen nicht immer prognostizierbar. Jedes [[Veränderungsmanagement]] als „großen Plan“ mit unverrückbaren Zielen aufzufassen, führt in den meisten Fällen zu Überraschungen, auf die die Planer und Umsetzer nicht vorbereitet sind. Das bedeutet nicht, Pläne aufzugeben, sondern sich im eigenen Vorgehen immer nur vorläufig sicher zu sein. Linear-kausales Projektdenken wird durch ''iteratives Vorgehen'' abgelöst: Durch Vorantasten entlang Zwecken, Interessen und Machtkonstellationen wird nach und nach Unklarheit abgebaut, Akzeptanz erreicht, Wirkung erzeugt und Routine etabliert. Die Reihenfolge der Themen und Inhalte ergibt sich erst im Laufe der Veränderung. „An iterative process of initial interpretation and design, implementation and improvisation, learning from change-effort, and then sharing that learning systemwide, leading to ongoing re-interpretation and redesign of the change as needed.“ (Anthony F. Buono / Kenneth W. Kerber: Building Organizational Change Capacity).<ref>Buono, A.F., Kerber, K.W. (2009): Building Organizational Change Capacity. [https://www.researchgate.net/publication/281178935_Creating_a_Sustainable_Approach_to_Change_Building_Organizational_Change_Capacity/link/55da3b6708aed6a199aaeab9/download] (PDF) abgerufen am 6. August 2010.</ref>

== Siehe auch ==
* [[Rekursion]]

== Weblinks ==
{{Wiktionary}}

== Einzelnachweise ==
<references />

[[Kategorie:Vorgehensmodell (Software)]]
[[Kategorie:Programmierung]]
[[Kategorie:Numerische Mathematik]]
[[Kategorie:Römische Republik]]
[[Kategorie:Abstraktum]]

Iteration - Versionsgeschichte

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