數(shù)學(xué)復(fù)習(xí)點(diǎn)撥:內(nèi)功深厚,融會(huì)貫通

在之前的指導(dǎo)類文章中已經(jīng)提及并介紹過泰勒公式產(chǎn)生于用簡(jiǎn)單的函數(shù)代替復(fù)雜的函數(shù)。現(xiàn)在不妨設(shè)f(x)為一個(gè)復(fù)雜的函數(shù),而f(x0)+ f'(x0)(x-x0)+ f''(x0)/2!(x-x0)^2+...+ f(n)(x0)/n!(x-x0)^n是簡(jiǎn)單的函數(shù),其中x0為給定的實(shí)數(shù)。這時(shí)雖看不到屏幕前你的表情,但能猜到大概??隙ㄓ腥嗽诜膏止荆耗悴皇窃诤鲇莆野?怎么我的感覺和你說的正好相反——你說的復(fù)雜的函數(shù)我看起來很簡(jiǎn)單,你說的簡(jiǎn)單的函數(shù)反而看起來很復(fù)雜?
 
這還是老問題,我們看問題要看本質(zhì):f(x)涉及到復(fù)雜的運(yùn)算,但卻披著一個(gè)簡(jiǎn)單的符號(hào)表示外殼;那個(gè)長(zhǎng)長(zhǎng)的函數(shù)雖然樣子復(fù)雜,但只涉及到了簡(jiǎn)單的運(yùn)算:加法和乘法,人家是多項(xiàng)式!還有小伙伴在疑惑中,真的是多項(xiàng)式嗎?請(qǐng)注意一長(zhǎng)串符號(hào)中哪些是常量,哪些是變量:只有x是變量,其余皆為常數(shù)。注意到x的最高次數(shù)出現(xiàn)在最后一項(xiàng),為n次,所以我們可以明正言順地給這個(gè)“長(zhǎng)長(zhǎng)的式子”起個(gè)名字了——n次多項(xiàng)式。
 
請(qǐng)仔細(xì)觀察,這兩個(gè)函數(shù)有什么關(guān)系?計(jì)算如下幾項(xiàng)即可水落石出:二者在x0的函數(shù)值,一階導(dǎo)數(shù)值,二階導(dǎo)數(shù)值,......,n階導(dǎo)數(shù)值。發(fā)現(xiàn)什么了?二者的上述數(shù)值均相等。這說明什么?說明了二者在x0的附近函數(shù)值非常接近。如果畫出二者圖像,不難得出二者在x0附近的圖像很接近?,F(xiàn)在咱們的數(shù)學(xué)問題是不是初步得到解決了:復(fù)雜的函數(shù)在x0附近和簡(jiǎn)單的函數(shù)——n次多項(xiàng)式近似相等。
 
只是近似相等!數(shù)學(xué)家仍不滿足,他們有“宜將剩勇追窮寇,不可沽名學(xué)霸王”的情懷,于是考慮:二者到底差多少呢?二者的差值我們稱為余項(xiàng)。余項(xiàng)有兩種形式:帶小o的形式和帶中值的形式,分別稱為皮亞諾余項(xiàng)和拉格朗日余項(xiàng)(我很想寫“張三余項(xiàng)”,可是張三水平不夠,未作出相應(yīng)貢獻(xiàn))。兩種形式的公式能在各自的地盤上一顯身手:前者用來算極限,后者用來證明。
 
看,泰勒公式已悄然來到我們身邊!下面,我們經(jīng)典再回首,看看“高大上”的泰勒公式到底為何物。泰勒公式的思想是用簡(jiǎn)單的多項(xiàng)式函數(shù)表示復(fù)雜的函數(shù)。二者的差值用余項(xiàng)表示,余項(xiàng)有兩種形式:皮亞諾余項(xiàng)和拉格朗日余項(xiàng)。前者用來算極限,后者用來證明。
 
聊完了計(jì)算極限的高級(jí)武器——泰勒公式,我們?cè)倏创蛲ň€代任督二脈的不二法門——秩。秩可謂穿越古今中外。在中國(guó)古代,有“品秩”一說,表示官員按照俸祿的排序。在現(xiàn)代社會(huì),請(qǐng)大家用秩組個(gè)詞?不少同學(xué)會(huì)想到“秩序”。這個(gè)詞也有次序的含義。那么秩在英文中對(duì)應(yīng)哪個(gè)單詞呢?對(duì),rank。rank也有次序,排序之意??傊?,秩有級(jí)別、排序之意。那么在數(shù)學(xué)中矩陣的秩,向量組的秩是否也有此意呢?欲知后事如何,且聽下回分解。
 
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