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关于“数学”的对话(12)
可变系时空多线矢主人 2009-6-3 23:53
关于数学的对话( 12 ) (接( 11 )) 甲:我们可以具体看看: 无穷项级数与其极限值的相等,也是必须注意有这个无穷项条件的。 乙:是啊!应该举几个实际的例子来说明。 甲:这种实例很多,我们就看看利用泰勒公式把一些重要的函数展开成的 无穷项级数吧! 乙:泰勒公式就是: f(x)=f(a)+(x-a)f(a)/1! +(x-a)^ 2f (a)/2!+ ,吧? 甲:是的!当 a=0. ,就得到麦克劳林 公式 : f(x)=f(0)+ xf(0)/1! +x^ 2f (0)/2!+ , 乙:啊!这就能把 f(x) 展开成的 x 的 无穷项幂级数了。 甲:例如,对于函数 e^x, 就有: f(x)= f(x)= f(x)= =e^x , f(0)= f(0)= f(0)= =1 , 乙:啊!这就得到了 函数 e^x 的 无穷项幂级数: e^x=x^n/n!,n 由 0 到无穷求和 。 甲:当取 x=1, 这就得到了 e 值的 无穷项级数 表达式: e=1/n!,n 由 0 到无穷求和 。 乙:由此,已可看到当取 n=10 时, e 只能准确到 6 位小数: e~2 . 7182819 (最后一位, 9 ,已不准确), 只有 n 趋于 无穷,才能得到 e 的精确值。 甲:也只有 n 趋于 无穷,才能得到函数 e^x 的精确值。 否则,就只能是一定精确度的近似。 乙:有个 欧拉公式,将函数 e^(iA) 表达为实、虚两个 3 角函数表达: e^(iA)= cosA +isinA, e^(-iA)=cosA -isinA, 这个公式的两边就应是严格地相等吧? 甲:是的! 这个公式两边都是有限的项,无须相等的任何条件,就应是严格 地相等的! 乙:这个 欧拉公式,联系起 e^(iA) 函数和 3 角函数,这两种重要的函数,确实很 有用处。它是如何得到证明的呢? 甲:这就还是要利用泰勒公式。 乙:这个 欧拉公式涉及复数,还能 利用泰勒公式吗? 甲:当然,利用泰勒公式已证明了多种 涉及复数的函数。例如: 由 e^x=x^n/n!,n 由 0 到无穷求和 , 当取 x=iA ,即得: e^(iA)=(iA)^n/n!,n 由 0 到无穷求和 。 又有3角函数与双曲线 函数 : siniA = iA -(iA)^3/3!+(iA)^5/5!- +(-1)^(k-1)(iA)^(2k-1)/(2k-1)!+ 。 cosiA =1-(iA)^2/2!+(iA)^4/4!- +(-1)^k(iA)^(2k)/(2k)!+ 。 sinh(iA)=(iA)+(iA)^3/3!+ (iA)^5/5!+ +(iA)^(2k-1)/(2k-1)!+ 。 cosh(iA)=1+(iA)^2/2!+ (iA)^4/4!+ (iA)^(2k)/(2k)!+ 。 乙:啊! 因有; sinh(iA)=isin A; cosh(iA)=cos A, 而有: e^(iA)=cosh(iA)+sinh(iA)=cosA +isinA, e^(-iA)=cosh(iA)-sinh(iA)=cosA -isinA, 这就证明得到了欧拉公式。 甲:还应看到: e^(iA) , cosh(iA) , sinh(iA) , cos(iA) , sin(iA) ,各函数都是表达为 无穷 项幂级数的形式,因而都必需趋于无穷的项,才能趋于各相应的 函数,否则, 就只能是有一定精确度的近似。 但是,由它们证明得到了欧拉公式,就因消去了 必需趋于无穷项的条件, 而成为 严格地相等的! 乙:这就更加表明:区分等号 = 两边趋于与等于的差别,弄清 其差别及转变的条件,的重要性。 甲:当 A= 派( 180 度),由欧拉公式还可得到重要的关系式: e^(i 派 )=cos 派 +isin 派 =-1+0 , e^(i 派 )+1=0 , e^(-i 派 )=cos 派 -isin 派 =-1-0 , e^(-i 派 )+1=0 , 以及: e^(i 派 )+e^(-i 派 )=-2 , e^(i 派 )-e^(-i 派 )=0 , (未完待续)
个人分类: 数理|4095 次阅读|0 个评论

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