反正切函数表是收敛函数吗?

来源:《湖南文理学院学报(自然科学版)》2010年第04期 作者:孟令雄;
反正切函数的Hermite插值型多项式逼近
1671年苏格兰人James Gregory[1]就发现了反正切函数的Taylor展开:35210arctan(1)3521kkkx x x xxk∞+==?+?=∑?+,我们知道它是一致收敛到arctan x的.但是这个级数在一些“重要”点处收敛得很慢,特别是当x接近于1时收敛速度极其缓慢.例如,当x=0.95时,我们要算到第29项才能有3位有效数字;而当x=1时,要获得3位有效数字竟然要计算超过500项.本文从文[2]中介绍的442(1)1m mmx xx∈???+????N列出发构造了一列一致收敛到arctan x的多项式.我们证明了这列多项式不仅收敛速度比Taylor级数快,而且在每个点处收敛都很快.另外我们发现这列多项式还具有Hermite插值多项式的性质.值得注意的是,通过恒等式arctan x=?arctan(?x)=π2?arctan(1x)如此的多项式列实际上还给出了逼近整个实数轴上的反正切函数arctan x的一个好方式.1多项式序列及其收敛率设p1(x)=x6?4x5+5x4?4x2+4,pm(x)=x4(1?41x)pm?1(x)+......(本文共计2页)
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湖南文理学院学报(自然科学版)
主办:湖南文理学院
出版:湖南文理学院学报(自然科学版)杂志编辑部
出版周期:季刊
出版地:湖南省常德市维基百科,自由的百科全书
(重定向自)
收敛半径是中与有关的概念。一个的收敛半径是一个非负的(包括)。收敛半径表示幂级数收敛的范围。在收敛半径内(严格小于时),幂级数对应的,并且就是此函数展开得到的。但是在收敛半径上幂级数的敛散性是不确定的。
定义幂级数 f 为:。其中常数 a 是的中心,cn 为第 n 个系数,z 为变量。
收敛半径 r 是一个非负的实数或无穷大(),使得在
时幂级数收敛,在
时幂级数发散。
具体来说,当 z 和 a 足够接近时,幂级数就会收敛,反之则可能发散。收敛半径就是收敛区域和发散区域的分界线。在 |z - a| = r 的收敛圆上,幂级数的敛散性是不确定的:对某些 z 可能收敛,对其它的则发散。如果幂级数对所有复数 z 都收敛,那么说收敛半径是无穷大。
根据,收敛半径满足:如果幂级数满足,则:
是正实数时,。
根据,则有:
将一个收敛半径是正数的幂级数的变量取为复数,就可以定义一个。收敛半径可以被如下定理刻画:
一个中心为 a 的幂级数 f 的收敛半径 R 等于 a 与离 a 最近的使得函数不能用幂级数方式定义的点的距离。
到 a 的距离严格小于 R 的所有点组成的集合称为收敛圆盘。
最近点的取法是在整个复平面中,而不仅仅是在实轴上,即使中心和系数都是实数时也是如此。例如:函数
没有复根。它在零处的泰勒展开为:
运用达朗贝尔审敛法可以得到它的收敛半径为1。与此相应的,函数
在 ±i 存在奇点,其与原点0的距离是1。
三角函数中的反正切函数可以被表达成幂级数:
运用审敛法可以知道收敛半径为1。
考虑如下幂级数展开:
其中有理数 Bn 是所谓的。对于上述幂级数,很难运用审敛法来计算收敛半径,但运用上面提到的复域中的准则就可以很快得到结果:当 z=0 时,函数没有奇性,因为是。仅有的不可去奇点是其他使分母为零的取值,即使得
的复数 z。设z = x + iy,那么
要使之等于1,则虚部必须为零。于是有 ,其中 。同时得到 。回代后发现
只能为偶数,于是使得分母为零的 z 为 的形式,其中 。
离原点最近距离为 ,于是收敛半径为 。
如果幂级数在 a 附近可展,并且收敛半径为 r,那么所有满足 |z - a| = r 的点的集合(收敛圆盘的边界)是一个圆,称为收敛圆。幂级数在收敛圆上可能收敛也可能发散。即使幂级数在收敛圆上收敛,也不一定。
例 1: 函数 ?(z) = (1 - z)-1 在z = 0 处展开的幂级数收敛半径为1,并在收敛圆上的所有点处发散。
例 2: 函数 g(z) = ln(1 - z) 在z = 0 处展开的幂级数收敛半径为1,在z = 1 处发散但除此之外,在收敛圆上所有其它点上都收敛。例1中的函数 ?(z) 是 -g(z) 的复。
例 3: 幂级数
的收敛半径是 1 并在整个收敛圆上收敛。设 h(z) 是这个级数对应的函数,那么 h(z) 是例2中的 g(z) 除以 z 後的导数。 h(z) 是函数。
例 4: 幂级数
的收敛半径是 1 并在整个收敛圆上,但是并不在收敛圆上绝对收敛。
将下列函数在 x = 0 处展开:
可以看到收敛半径为 ,也就是说幂级数对所有的复数变量值收敛。但是,在实际操作中,人们常常更关心函数值的精确度。展开的项数和展开点与变量的取值都会影响结果的准确度。例如,要得到 ?(0.1) = sin(0.1) 的前5位有效数字,只需要计算级数的前两项。然而,在 x = 1 时,要得到相同的精确度,就要计算前5项。对于 ?(10),需要18项,对于 ?(100) 则需要141项。
文中提及的曲线的图例: 红、蓝线为逼近线,白圈为收敛圆。
可以看出,越靠近中心,收敛的速度就越快,反之则收敛速率降低。
考虑函数 1/(z2 + 1),对应的图像见右。函数在 z = i 处有。
与上面的例子类似,由于最近的奇点与原点距离为1,收敛半径为1。函数在 z = 0 处的收敛当且仅当 |z| & 1。
与收敛半径类似的一个概念是的收敛度规,也就是使得级数
收敛的最小的 s,其只依赖于数列 an。
, O szeregu pot?gowym który jest zbie?ny na ca?em swem kole zbie?no?ci jednostajnie ale nie bezwzgl?dnie, Prace matematyka-fizyka, 1918, 29: 263–266
Brown, J Churchill, Ruel, Complex variables and applications, New York: McGraw-Hill, 1989,  
Stein, E Shakarchi, Rami, Complex Analysis, Princeton, New Jersey: Princeton University Press, 2003,  
(英文). .vb中反正弦函数,反正切函数是怎样书写的?_百度知道
vb中反正弦函数,反正切函数是怎样书写的?
反正切函数:Atn(number)没有现成的反正弦函数Function ArcSin(X) As Double ArcSin = Atn(X / Sqr(-X * X + 1))End Function
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数学名词意义对于在其词源,某个数学名词是怎样产生、发展的,有何含义,这些问题具有探究价值,对教学也有意义。意&&&&义研究数学名称的是产生、发展举&&&&例、、分数、倒数
边 差 长 乘 除 底 点 度 分 高 勾 股 行 和 弧
环 集 加 减 积 角 解 宽 棱 列 面 秒 幂 模 球
式 势 商 体 项 象 线 弦 腰 圆
十位 个位 几何  大圆 小圆 元素  下凸 下凹
百位 千位 万位 分子  分数 中点    
     (素数)   算式 
  单价      分数 倒数
 开方   平方 立方  原点 同号 异号
   余式   次数 速度 距离 时间
  左边 右边  相等    
  底数 首数     函数 常显
         
         
   等式      
函数         通项
    实数 实部   虚轴 
  组合    定义 概念 
        
        
        
  邻边  面积    分比 
         
         
  外离       
         
 移轴        
         
       环体 
         
 有解  单根  同解   特解 
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    近似数  
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    最大数 最小数 
奇次幂 偶次幂 平方表 立方表   被
   立方和 立方差  
   一次项 二次项  
  证明题    
      
     立方式 
   零指数 式 幂指数
     
  指点法  表 余弦表 表
表     
 非空集    传递性
可数势     
定义城 函数值    
     对逆性
     
      延长线
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反正切函数
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