正文(35/36)

數學少女 1

10.7.3『東邊的森林』泰勒展開式

先看『東邊的森林」吧。

『東邊的森林』=Σ)>>

東邊的森林有n棵樹木,現在要求構成『東邊的森林』的『東邊的樹木』,也就是㏒<以e為底,1/(1-)>的上界。

現在的問題需要評估下面的函數。

『東邊的樹木』=㏒<以e為底,1/(1-)>

在思考的同時,令t=為函數f(1)。

f(t)=㏒<以e為底,1/(1-t)>

要研究這個函數f(t),該怎麼做比較好呢?你說說看,蒂德菈,該怎麼找呢?

◎◎◎

「咦?我……嗎?可是我還不太清楚㏒是什麼……對不起。」

「這裡有不知道的函數f(t),你看你,蒂德菈,不是『一輩子都不會忘』嗎?」

「啊……泰勒展開式!」

「沒錯。」米爾迦說:「將f(t)以泰勒展開式變回冪級數。」

◎◎◎

將f(t)以泰勒展開式變回冪級數。

由於會用到對數函數的微分以及合成函數的微分,這裡就只寫出結果。

函數f(t)=㏒<以e為底,1/(1-t)>以泰勒展開式成為下列冪級數。

『東邊的樹木』=㏒<以e為底,1/(1-t)>

=t<1次方>/1+t<平方>/2+t<立方>/2+……但是0<t<1

(分母中後一項共m項)

在『第一個轉角』時有取對數,所以現在反取回來,回到轉角就能看見家了。

對於『東邊的森林』的觀察就到這裡。

=Σ)(/(1-))>

㏒<以e為底,1/(1-)>=<1k次方>/1+<2k次方>/2+<3k次方>/2+……但是0<<1

=Σ+<2m次方>+<3m次方>+……+)>

=Σ)/((1-)m)>

泰勒展開式。

『東邊的森林』=Σ)>>

㏒<以e為底,1/>=n㏒<以e為底,1+1/t><n/t

10.7.4『西邊的山丘』調和數

終於到高潮的部分了,現在關心的只有n,所以其它煩人的常數通通集合起來命名為K。

㏒<以e為底,P>

『東邊的森林』<Σ+<2m次方>+<3m次方>+……++……)>

交換和的順序。

和剛才一樣,令t=/(1-),就能在0<<1時,使0<t,而且=t/(1+t)。

◎◎◎

=Σ)/((1-)(1++<平方>+……+))>

用了這個就能再繼續往下走。

↓≤

g(<根號6n>/π)=(<根號6π>/3)×<根號n>

這裡將t還原成k,就可以得到『東邊的樹木』的冪級數展開。

Σ>=π<平方>/6貝塞爾問題

※※『東邊的森林』的上界

※※『西邊的山丘』的上界

<Σ)/((1-)(1++<平方>+……+))>

這裡要注意㏒<以e為底,1+1/t>,令u=1/t,然後調查當u>0時,㏒<以e為底,(1+u)>的情形,這和調查調和數(Harmoniumber)時十分類似,先畫出和緩的『西邊的山丘』。

=n㏒<以e為底,(1+t)/t>將以t表示

10.7.5旅途的終點

『東邊的森林』<Σ)/(1-))>

解方程式g』(t)=0,得到t=±(<根號6n>/π),所以在t>0的範圍內得到以下的增減表。

用比較容易懂的圖表示就會像下面的圖表,解出方程式g』(t)=0是為了要找出圖中水平切點的位置。

[插圖:平面直角坐標系u-y,1/1+u,過(0,1)向右畫直線,任取直線上一點作u軸射影構成長方形。長方形的面積為u,曲線與射影線與u-y軸所成的圖形面積為㏒……(內容加載失敗!請重載或更換瀏覽器)

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