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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-
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=
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
㏒<以e為底,1/(1-
=Σ
=Σ
泰勒展開式。
『東邊的森林』=Σ
㏒<以e為底,1/
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
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
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
※※『東邊的森林』的上界
※※『西邊的山丘』的上界
<Σ
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
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)