1樓:Prophet
其實根本沒有什麼「等價無窮小」。
萬物皆可泰勒,泰勒形式意在估計。
你所了解的等價無窮小,只是泰勒形式的第一項或前兩項(Taylor公式閹割版)。
在乘積運算中,應用等價無窮小確實沒什麼問題。高次項與高次項之積,只會得到乙個更高次的因式。這種情況下,可以忽略那些不重要的高次項。
假設泰勒展開式以 a 為參考點,自變數是 x,且 x 與 a 很接近,那麼當 (x-a) 的次數越高,這個式子就會越接近零。所以在泰勒展開式中,我們往往只關心它的低次項,而更高次項的代數式則「不重要」,因為它們更加接近於零,你可以忽略不計——這也是人們習慣將泰勒形式倒著寫(公升冪排列)的原因。
乘積運算,可以不考慮高次項,但是加減運算則沒有那麼簡單,例如:
當 x→0 時,求極限 tan(x)-sin(x)/x^3 = ?
先來看分子部分,如果你用所謂的「等價無窮小」,用 x 直接替換 tan(x) 和 sin(x),那你完蛋了——分子變成了 「0-0」!
這看起來似乎沒錯,但是你不能算!本題使用Taylor公式閹割版是行不通的,除非你知道「零比零」是什麼鬼。
想要計算就必須考慮完整版的泰勒形式,先把三角函式用冪級數展開:
tan(x) = x+x^3/3+o(x^3)
sin(x) = x-x^3/6+o(x^3)
這兩個函式的泰勒展開式,首項是相同的,直到第二項才出現差異,所以你不能直接用首項1減去首項2,而應該用前兩項1減去前兩項2——直到你減出乙個不為零的差值!
所以極限中的分子部分應該寫成
[x+x^3/3+o(x^3)] - [x-x^3/6+o(x^3)]
時刻注意,泰勒形式的加減要帶上皮亞諾餘項!
可以得到
(x+x^3/3)-(x-x^3/6)
所以在該極限表示式中,分子 = x^3/2
x 趨於零但不等於零,所以可以用分子直接除以分母 x^3,計算結果為 1/2
2樓:
乘除用等價,加減用泰勒,記住這一句話就行了。
說什麼加減法中精確度夠就能用等價無窮小,這就是徒增不必要的概念,實際上這就是用泰勒展開,所謂精確度夠其實就是泰勒展開的餘項與分母匹配罷了。
上題中,那些人說 精確度夠,所以就可在加減中使用等價無窮小代換——求求你們把餘項帶上吧,寫個皮亞諾餘項有這麼難嗎?寫出來才不容易出錯好吧。
為什麼加減能用泰勒展開?因為泰勒展開是乙個等式!他是把函式用多項式近似,然後把誤差的部分全部無腦歸入餘項,而可以證明這個餘項是乙個高階無窮小!
為什麼等價無窮小只能用於乘除?因為等價無窮小代換的原理是極限的乘法運算法則!
設 都是自變數趨於同一極限時的無窮小,且 (即它們是等價無窮小, ),
則 等價無窮小 中根本不涉及加減,怎麼用於加減?
當然其實乘除也能用泰勒展開,任何情況都能用泰勒展開,因為泰勒展開是乙個等式。
3樓:楊樹森
用特殊技巧代替系統理論,就會遇到很多難以解決的疑問。你確實不必在一些定理證明上費功夫,但是基本概念和基本理論是怎麼也不能繞過的。
所以 但是 不能泰勒展開。
設 是所在函式沒有零點的無窮小,且 則
所以當無窮小作為分子或分母的因數時,可以用等價無窮小替換。
有關加減法的事情,需要重新認識等價無窮小的內涵才能解決。由 得到於是 此時若 則
但是這並非一定成立,因為有可能成立 如果是這樣,就有不成立 的可能。
舉個例子。取 則
所以不成立 事實上,成立
如果改取 那麼
於是雖然 但是 事實上,成立
所以說在加減法中用等價無窮小替換不一定不行,可是判斷行不行,相對而言是一件困難的事,所以沒有這個必要。
4樓:
乘除裡用是沒有問題的,只不過在加減法裡要慎重。實際上等價無窮小的本質就是Taylor公式展到低階的形式,在學習完Taylor之後就會明白所謂精度只不過是用Taylor展到高階表現出兩個量之間的差異來了
5樓:
把要用等價無窮小替換的地方改成用泰勒展式替換,如果你發現展式的第二項對求極限有用,不能忽略,那麼這裡就不能用等價無窮小替換。如果只有第一項有用第二項開始後面的項都可以忽略,那就可以用等價無窮小替換。
為什麼在求極限時有時候不能用等價無窮小替換?
Erving 其他答案都對,補充一點個人經驗 我之所以會有這個困擾,是因為泰勒展開帶來的。因為等價無窮小代換實質上是泰勒展開式中得來的 泰勒展開中,sinx x o x 在加減法和乘除法中都可以用 當然sinx還可以繼續展開,視具體情況而定,注意A B型的要滿足 上下同階 A B型的要滿足 冪次最低...
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