复习渐进级数
本帖最后由 xukun977 于 2020-2-16 13:34 编辑按道理来说,学习完微积分等基础学科,要想学习知识应用型科目,如半导体物理,中间还需要补充一门过渡科目,例如数学物理。
这里说明一下截断和渐进级数的概念。
考虑积分:
根据二项式定理,有:
明显这个级数当x<w时收敛。
据此可求出f(w)的闭合表达式为:
现在来检验这个级数的收敛性,可以测试两项之比:
可见对于所有w值,级数f(w)是发散的。
不能因为级数是发散的,就让它废了,可以只取前面N项,让它收敛,就有大用了。
可以证明,截断所带来的误差,数值上小于所需略的第一项,即N+1项。而且当N为定值时,w-->∞时余项趋于0.
所以,就把上面这个有限项函数叫渐进级数。
本帖最后由 xukun977 于 2020-2-16 19:05 编辑
在工程计算中,渐进级数是个超级重要的概念,各种文献资料中的家常便饭。
为何重要?举例说明。
对于零阶贝塞尔函数,其一般表达式为:
上面同时给出了贝塞尔函数当x较大时的渐进级数。
当x较小时,第一个表达式只需要几项就能给出精确结果,但是当x增大,产生同样精度所需的项数,会急剧增大。例如J0(4),3位精度需要前8项。而使用第二个表达式,只需要第一项即可产生相同的精度。
随着x的进一步增加,由于计算机的字长是有限值,第一个表达式已经废掉了。此时用第二个表达式几乎是必须的。当然了,如果编程者技能较高,可以缓解这个问题。
另外,截断是个常用的概念,工程数学教材上有截断拉普拉斯变换,积分上限不是常规的∞,而是某一个定值。这种变换的作用之一是简化傅里叶变换。
看书如同走台阶,理论上只要台阶很小,可以轻松跨越而前行。
如果台阶高度太大,例如半米高,此时跨越台阶就费劲了,可能跨一个台阶就要耗费较长时间,反不如台阶高度小的情况下走的快。
甚至会因为感觉太难爬了而撤退。
所以工程师看书要注意根据自己的情况,选择合适的书。究竟什么样的书合适,别人不好判断的。
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