冪級數:例子與練習

最後更新: 馬可4,2024
作者: y7rik

《冪級數:範例與練習》是一本提供實用且動態的冪級數計算方法的書。本書透過清晰的範例和循序漸進的練習,幫助學生和專業人士理解和應用冪級數的基本概念,讓學習更輕鬆有效。本書以簡潔客觀的語言編寫,對於希望深化這一數學領域知識的人來說,是一本不可或缺的工具書。

在不同的社會、文化和政治背景下展現權威和影響力。

在各種社會、文化和政治背景下,權威和影響力的展現都很常見。例如,在權力驅動的電視劇中,我們可以清楚地看到角色如何運用影響力來實現目標。

在社會環境中,權威可以透過手勢、肢體語言,甚至一個人的穿著來展現。在特定的文化中,某些權力像徵可能比其他文化更受重視,這直接影響人們對權威的認知。

在政治領域,權威和影響力更加明顯。政治領袖運用說服性演講、戰略聯盟,甚至武力來維護其權力地位。在某些情況下,權威透過民主程序獲得合法性;而在其他政治體制下,影響力則以更專制的方式得以發揮。

了解這些因素在不同情況下如何表現對於更好地理解我們社會中的權力動態非常重要。

當代社會中權力的各種表現。

在當代社會,我們可以觀察到權力的各種表現滲透在社會和政治關係中。權力可以透過不同的方式體現,無論是透過政府機構、跨國公司、有組織的社會團體,或是有影響力的個人。

權力體現的一個明顯例子是大公司對一個國家的經濟和政治的控制。公司 跨國公司 他們的影響力往往比地方政府更大,能夠制定直接影響民眾生活的政策和決定。這種經濟權力是當代社會最明顯的權力形式之一。

此外,權力也可以透過有組織的社會團體來體現出來,例如社會運動、工會和非政府組織。這些團體往往能夠動員大量民眾支持特定事業,迫使政府和機構採取有利於特定社會群體的措施。

最後,權力也可以體現在個人層面,透過在社區或組織中擔任領導職務的人來體現。這些有影響力的個人可以做出直接影響許多人命運的決定,從而對他們施加某種形式的權力。

哲學中的權力定義:權力的本質、概念及本質思考.

權力是哲學中的一個基本概念,在歷史上被廣泛討論。其本質與影響和控制其他個人、群體或情境的能力有關。權力的行使方式多種多樣,無論是強制性的、說服性的,或是合法化的。

在哲學中,權力通常與社會中存在的支配與服從結構相關聯。米歇爾·福柯和弗里德里希·尼采等哲學家探索了權力的本質,並強調了其與知識、道德和權力關係的關係。

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權力的概念有很多種,例如政治權力、經濟權力和象徵權力。每種權力都有其自身的特徵和意義,影響著社會關係和社會中的權力動態。

權力序列是權力在不同情境下如何體現的具體例子。權力序列的一個典型例子是軍事等級制度,其中個人擁有不同程度的權威和影響力。另一個例子是公司內部的權力動態,管理者對員工施加權力。

為了更好地理解權力的本質,進行實踐練習來探索不同情境下的權力關係至關重要。這可能包括分析誰掌握權力、權力如何行使,以及這種權力關係對相關人員的影響。

透過反思權力的本質和檢視不同背景下的權力系列,我們可以拓寬對社會權力關係及其對社區生活的影響的理解。

在不同的情境和人際關係中,影響力和權威的形式也不同。

在不同的情境和人際關係中,我們可以觀察到各種形式的影響力和權威,它們對相關個人施加權力。無論是在組織、家庭或朋友群體中,權力動態始終存在,並以各種方式展現出來。

權力運作的一個明顯例子是公司裡的階級制度。老闆對部屬擁有權威,可以影響他們的決策、行為和工作表現。透過獎勵、懲罰和回饋,他施加影響力,並維持對團隊的權威。

另一種影響力體現在朋友圈中。一個魅力非凡、善於說服的人能夠對其他成員施加影響力。他們的觀點和選擇能夠影響群體的決策,並塑造他們之間的互動和活動。

在家庭中,父母對子女的權威是權力運作的典型例子。父母透過規則、限制和價值觀影響子女的行為和發展,引導他們建構自我認同和價值觀。

認識和理解這些權力形式對於不同社會背景下健康和平衡的共存至關重要。

冪級數:例子與練習

冪級數:例子與練習

冪級數  由變數冪形式的項總和組成 x 或更一般地, xc , 在哪裡 c 是一個常數實數。用求和符號表示,冪級數表示如下:

Na n (x-c) n = a o + a 1 (x - c)+ a 2 (x – c) 2 + a 3 (x – c) 3 +… +一個 n (x – c) n

其中係數a o 1 2 ... 是實數,且該系列從 n = 0 開始。

本系列注重價值 c 這是恆定的,但你可以選擇 c 等於 0;在這種情況下,冪級數簡化為:

Na n x n = a o + a 1 x + 一個 2 x 2 + a 3 x 3 + … + 一個 n x n

該系列始於  um o (xc) 0 e a ou x 0, 但我們知道:

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(xc) 0 =x 0 = 1

所以,  um o (xc) 0 = um ou x 0  =  um o (獨立術語)

冪級數的優點在於你可以用它們來表示函數,這有很多優點,特別是當你想處理複雜的函數時。

在這種情況下,不是直接使用函數,而是使用其冪級數的展開,這樣可以更容易推導、積分或進行數值運算。

當然,一切都取決於級數的收斂性。當級數的項數增加很多時,級數就會收斂,最後得到一個固定的值。如果我們繼續增加更多的項,我們仍然會得到這個固定的值。

冪級數函數

作為表示為冪級數的函數的範例,讓我們取  f(x)  = 和 x .

此函數可以用冪級數表示如下:

e ≈ 1 + x + (x 2 /2!) + (x 3 /3!) + (x 4 /4!) + (x 5 / 5! ) + …

其中 != n. (n-1). (n-2). (n-3) … 得到 0 != 1。

讓我們用計算器來驗證該序列是否與明確指定的函數相符。例如,先設定 x = 0。

我們知道, 0 = 1. 讓我們看看該系列的作用:

e 0 ≈1 + 0 + (0 2 /2! ) + (0 3 /3! ) + (0 4 /4! ) + (0 5 / 5! ) + … = 1

現在我們來試試 X = 1 計算機顯示  e 1 = 2,71828 然後我們將其與以下系列進行比較:

e ≈1 + 1 + (1 2 /2! ) + (1 3 /3! ) + (1 4 /4! ) + (1 5 / 5! ) + … = 2 + 0.5000 + 0.1667 + 0.0417 + 0,0083 + … ≈ 2.7167

只需 5 個字,我們就能找到完全匹配的 和2.71 。我們的級數還差一點點,但隨著更多項的加入,它肯定會收斂到 e . 陳述準確,前提是 n → ∞ .

如果重複上述分析 N = 2時 ,獲得了非常相似的結果。

這樣,我們確信指數函數 f(x)= e x 可以用以下冪級數表示:

幾何冪級數

功能 f(x)= e x 並不是唯一支援冪級數表示的函數。例如,  f ( x) = 1/1 – x   看起來和眾所周知的非常相似 收斂幾何級數 :

石榴 n = a / 1 – r

只需設定 a = 1 和 r = x 即可獲得以 c = 0 為中心適合該函數的級數:

然而,已知該級數對於 │r│ <1 是收斂的,因此,該表示僅在區間 (-1,1) 內有效,儘管該函數對於除 x = 1 之外的所有 x 都有效。

當你想在另一個範圍上定義此功能時,只需專注於合適的值即可完成。

如何求函數冪的級數展開式

任何函數都可以展開成以 c 為中心的冪級數,只要它在 x = c 處有所有階的導數。過程使用以下定理,稱為  泰勒定理:

設 f 為函數 (x),其導數為 n ,表示為 f (n)的 ,支持一系列能源開發 I . 其發展 泰勒級數 é:

以便:

f(x)= f(c)+ f'(c),(xc)+ f''(c)(XC) 2 /2 + f“'(c)(XC) 3 /6 + … R n

其中 R n ,即該系列的第 n 項,稱為 積壓 :

當 c = 0 時,此級數稱為 麥克勞林級數 .

這裡介紹的級數與開頭介紹的級數相同,但現在我們有辦法明確地找到每個項的係數,如下所示:

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然而,必須確保級數收斂於所要表示的函數。事實證明,並非所有泰勒級數都必然收斂於 f(x),這點在係數計算中已被考慮。 a n .

發生這種情況的原因是,函數的導數在 x = c, 與另一個的導數具有相同的值,同樣在 x = c 在這種情況下,係數是相同的,但發展會變得模糊不清,因為不確定它對應於哪個函數。

幸運的是,有一種方法可以找到答案:

收斂標準

為了避免歧義,如果 R n → 0 當對於區間 I 內的所有 x,n → ∞ 時,此級數收斂於 f(x)。

演習

– 已解決練習 1

求函數的幾何冪級數 f(x)= 1/2 – x 以 c = 0 為中心。

解決方案

給定函數必須以這樣的方式表達,使其盡可能接近 1/1 x,其級數已知。因此,讓我們重寫分子和分母,而不改變原始表達式:

1/2 – x = (1/2) / [1 – (x / 2)]

由於 ½ 是常數,因此它留下求和並按照新變數 x / 2 的形式寫出:

請注意,x = 2 不屬於函數的定義域,並且根據第節中給出的收斂標準 幾何冪級數 ,此推導對 │x / 2│ <1 或等效於 -2 有效

– 已解決練習 2

求函數 f (x) = sin x 的麥克勞林級數展開式的前 5 項。

解決方案

第1步

首先,我們求導數:

-0 階導數:與函數 f (x) = sin x 相同

-一階導數:(sin x) ´ = cos x

-二階導數: (sin x) ´´ = (cos x) ´ = – sin x

-三階導數: (sin x) ´´´ = (-sen x) ´ = – cos x

-五次導數: (sin x) ´´´´ = (- cos x) ´ = sin x

第2步

然後,在 x = c 求每個導數,就像麥克勞林展開式(c = 0)一樣:

罪 0 = 0;餘弦 0 = 1; – 罪 0 = 0; -cos 0 = -1;罪 0 = 0

階段3

係數 a n 已建成 ;

a o = 0/0! = 0;一個 1 = 1/1! = 1;一個 2 = 0/2! = 0;一個 3 = -1 / 3!a 4 = 0/4! = 0

第4步

最後,該系列按照以下方式組裝:

sin x ≈ 0.x 0 + 1. x 1 + 0 .x 2 –(1/3!)x 3 + 0 x 4 … = x – (1/3!)) x 3  +

讀者需要更多項目嗎?項越多,級數就越接近函數。

請注意,係數中有一個模式,下一個非零項是 5 且所有奇數也都不同於0,符號交替變化,例如:

sin x ≈ x – (1/3!)) x 3   +(1/5!))x 5 –(1/7!))x 7   +….

留作練習,檢查它是否收斂, 標準 do 可用於級數收斂。

Referências

  1. CK-12基金會。冪級數:表示函數和運算。取自:ck12.org。
  2. Engler, A. 2019. 積分微積分。美國國立海岸大學。
  3. Larson, R. 2010. 單變量微積分。第 9 版。麥格勞希爾出版社。
  4. 免費數學教材。冪級數。取自:math.liibretexts.org。
  5. 維基百科。冪級數。取自:es.wikipedia.org。