スモールオーoとラージオーOにおいてo(x^n)とO(x^n+1)が対等のような書き方の本がいくつかありますが、nとn+1の違いをつけると何故これらが対等になるのかがわかりません。どなたかご存知の方はお教えください。

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A 回答 (2件)

siegmund です.



> 7行目のnとn+1はケアレスミスですね。
しまった,おっしゃるとおりです.
「O(x^(n+1)) と o(x^n) とは同じ意味になります」
と訂正してください.
気がついてくださってよかった.

ランダウの記号の本来の意味は,お礼で書かれているとおりです.
私が前に出した,
「x→+∞ のとき,log x = o(x)」
という例ですと,(log x)/x → 0 (as x→+∞) になっています.
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この回答へのお礼

有り難うございました。勉強になりました。

お礼日時:2002/07/05 20:10

ご質問の内容はべき展開の話のようです.


この場合,ランダウの記号は
o(x^n) は,x^n より高次の項,
O(x^n) は高々 x^n の次数の項,
という意味です.
x^n の次の項は x^(n+1) ですから,
o(x^(n+1)) と O(x^n) とは同じ意味になります.

なお,べき展開でないときには同じ意味とは限りません.
x→+∞ のとき,log x = o(x) ですが,
log x = O(x^0) = O(1) ではありません.

所詮,物理屋の数学ですから,細かいところは穴があるかもしれません.
(そもそも,細かいところ,というセンスがいけないのかも).
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この回答へのお礼

siegmund先生、ご回答有難うございました。良くわかりました。7行目のnとn+1はケアレスミスですね。数学記号の本には、f(x)/g(x)→0ならばf(x)=o(g(x))つまり、「f(x)の方がg(x)よりも速く0に近づくということだそうです。他方、f(x)=O(g(x))とは、x=0の近くである数Kに対して|f(x)/g(x)|<Kとなるときだそうで、f(x)の方がg(x)よりも0に近づくのが速いかそれとも同程度であることを示すそうです。それで、

e^x=1+x+(1/2!)x^2+o(x^2)
e^x=1+x+(1/2!)x^2+O(x^3)となるようです。

お礼日時:2002/06/27 10:14

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Q√1+√2+√3+…+√nの漸近展開

http://en.wikipedia.org/wiki/Euler-Mascheroni_constant
によると
1+1/2+1/3+…+1/n
=γ+log(n)+(1/2n)-Σ[k=2,∞](k-1)!C(k)/n(n+1)…(n+k-1)
という漸近展開があるそうです。漸近展開とは、簡単に言うと、nが十分に大きい場合の近似式です。

http://en.wikipedia.org/wiki/Stirling%27s_approximation
によると
n!
=√(2πn)*(n/e)^n*e^λ(n)
という漸近展開があるそうです。

ところで、
√1+√2+√3+…+√n
などの漸近展開をご存知の方がいらっしゃれば教えてください。

y=√xのグラフとy=√(x+1)のグラフではさまれた面積と考えることで、
√1+√2+√3+…+√n
=(2/3)n√n+…
となることはわかるのですが、
√1+√2+√3+…+√n
=(2/3)n√n+α√n+…
とさらに精密にしたいとき、αがどういった定数になるのかわかりません。

http://en.wikipedia.org/wiki/Euler-Mascheroni_constant
によると
1+1/2+1/3+…+1/n
=γ+log(n)+(1/2n)-Σ[k=2,∞](k-1)!C(k)/n(n+1)…(n+k-1)
という漸近展開があるそうです。漸近展開とは、簡単に言うと、nが十分に大きい場合の近似式です。

http://en.wikipedia.org/wiki/Stirling%27s_approximation
によると
n!
=√(2πn)*(n/e)^n*e^λ(n)
という漸近展開があるそうです。

ところで、
√1+√2+√3+…+√n
などの漸近展開をご存知の方がいらっしゃれば教えてください。

y=√xのグラフとy=√(x+1)のグラ...続きを読む

Aベストアンサー

ちなみに今の場合は定積分からも「α=1/2」が想像できます.
まず
∫[0→1] √x dx = 2/3
の左辺を矩形公式で和に変換すると
(1/n)Σ(k=1→n) √(k/n) = 2/3
となり, 両辺に n^(3/2) を掛けると
√1+√2+√3+…+√n = (2/3)n^(3/2)
になります. ただし矩形公式では区間の幅に比例する誤差があるので, 実際には
(1/n)Σ(k=1→n) √(k/n) = 2/3 + O(1/n)
です (O(1/n) は「1/n に比例する項」というくらいの意味).
ここで, 左辺の積分を今度は台形公式で和に変換すると精度が上がって
(1/n)Σ(k=1→n) (1/2)(√[(k-1)/n]+√(k/n)) = (2/3) + O(1/n^2)
になります. ここで同じように両辺に n^(3/2) を掛けて左辺を整理すると
√1 + √2 + … + √(n-1) + (1/2)√n = (2/3)n^(3/2) + O(n^(-1/2))
となり, 両辺に (1/2)√n を加えることで
√1+√2+√3+…+√n = (2/3)n^(3/2) + (1/2)n^(1/2)
まで持っていけます.
ああ, たぶん a が正なら自然数かどうかに関係なく
Σk^a = [1/(a+1)]n^(a+1) + (1/2)n^a + …
となると思いますよ.

ちなみに今の場合は定積分からも「α=1/2」が想像できます.
まず
∫[0→1] √x dx = 2/3
の左辺を矩形公式で和に変換すると
(1/n)Σ(k=1→n) √(k/n) = 2/3
となり, 両辺に n^(3/2) を掛けると
√1+√2+√3+…+√n = (2/3)n^(3/2)
になります. ただし矩形公式では区間の幅に比例する誤差があるので, 実際には
(1/n)Σ(k=1→n) √(k/n) = 2/3 + O(1/n)
です (O(1/n) は「1/n に比例する項」というくらいの意味).
ここで, 左辺の積分を今度は台形公式で和に変換すると精度が上がって
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Qx^n-y^n=(x-y)(x^n-1+x^n-2y+x^n-3y^2

x^n-y^n=(x-y)(x^n-1+x^n-2y+x^n-3y^2+・・・+y^n-1)
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1+r+r^2+・・・+r^(n-1)=(1-r^n)/(1-r)

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Q漸近展開とテイラー展開

漸近展開とテイラー展開の違いを教えてください。

Aベストアンサー

直感的でよければ、参考URLのグラフを見るとわかります。

参考URL:http://homepage1.nifty.com/gfk/Zenkin_Tenkai.htm

QF_n=(a+b+c)^(2n+1)-{a^(2n+1)+b^(2n+1)+c^(2n+1)} の因数分解

F_n=(a+b+c)^(2n+1)-{a^(2n+1)+b^(2n+1)+c^(2n+1)} 
(n=1,2,3,4,5)
を因数分解せよ、という問題なのですが、どすればよいのでしょうか?

なお、答えは、

F_1=3(b+c)(c+a)(a+b)
F_2=5(b+c)(c+a)(a+b)(Σa^2+Σab)
F_3=7(b+c)(c+a)(a+b)(Σa^4+2Σa^3 b+3Σa^2 b^2+5Σa^2 bc)
F_4=3(b+c)(c+a)(a+b)(3Σa^6+9Σa^5 b+19Σa^4 b^2+35Σa^4 bc+23Σa^3 b^3+63Σa^3 b^2 c)
F_5=11(b+c)(c+a)(a+b)(Σa^8+4Σa^7 b+11Σa^6 b^2+21Σa^6 bc+9Σa^5 b^3+54Σa^5 b^2 c+23Σa^4 b^4+84Σa^4 b^3 c+123Σa^4 b^2 c^2+159Σa^3 b^3 c^2)

のようなのですが、(b+c)(c+a)(a+b)を因数に持つことは分かりますが、残りの因数はどうやってもとめるのでしょうか?

一文字を変数と見て、地道に割り算するしかないのでしょうか?
効率的な計算方法はありますでしょうか?

F_n=(a+b+c)^(2n+1)-{a^(2n+1)+b^(2n+1)+c^(2n+1)} 
(n=1,2,3,4,5)
を因数分解せよ、という問題なのですが、どすればよいのでしょうか?

なお、答えは、

F_1=3(b+c)(c+a)(a+b)
F_2=5(b+c)(c+a)(a+b)(Σa^2+Σab)
F_3=7(b+c)(c+a)(a+b)(Σa^4+2Σa^3 b+3Σa^2 b^2+5Σa^2 bc)
F_4=3(b+c)(c+a)(a+b)(3Σa^6+9Σa^5 b+19Σa^4 b^2+35Σa^4 bc+23Σa^3 b^3+63Σa^3 b^2 c)
F_5=11(b+c)(c+a)(a+b)(Σa^8+4Σa^7 b+11Σa^6 b^2+21Σa^6 bc+9Σa^5 b^3+54Σa^5 b^2 c+23Σa^4 b^4+84Σa^4 b^3 c+123Σa^4 b^2 c^2+159Σa^3 b^3 c^...続きを読む

Aベストアンサー

最後までは計算していませんが、次の方法でできそうです。
F_n = (b+c)(c+a)(a+b)(Σ[ABC] k_ABC a^A b^B c^C) とおきます。
(ここで、A+B+C = 2n+1 です。)
展開すると、F_n = (a^2 b + 略 + 2abc)(Σ[ABC] k_ABC a^A b^B c^C) です。
そして、F_n を例えば、a で A+2 回偏微分、a で B+1 回偏微分、
a で C 回偏微分、した後、a,b,c に 0 を代入します。
F_n=(a+b+c)^(2n+1)-{a^(2n+1)+b^(2n+1)+c^(2n+1)} に対しても同じようにします。
このようにすると、例えば C > 0 であれば、
k_ABC (A+2)!(B+1)!(C)! = (2n+1)! となり、係数が得られます。

Qe^(1/z)の漸近展開の求め方

独学中のものです。
f(z)~(a_0)+(a_1)/z+(a_2)/z^2+…+(a_n)/z^n …(1)
関数f(z)の漸近展開が(1)のとき、係数(a_0),(a_1),(a_2),…は次のようにして求められる。
『lim[|z|→∞]f(z)=a_0
lim[|z|→∞]z{f(z)-a_0}=a_1
lim[|z|→∞]z^2{f(z)-(a_0)-(a_1)/z}=a_2
 ………………………………………………
          (ただし z∈D )    』…(2)
このようにf(z)が漸近展開を持てば、それは一意的に定められるが、逆は成り立たない。すなわち相異なる二つの関数が同一の漸近展開を持つことがある。
たとえば|argz|<Π/2ならばRe(z)>0であって、そこでlim[|z|→∞]e^z=∞ である。これに注意して(2)を用いると、|z|>0, |argz|<Π/2 において、
e^(1/z)~1+1/(z・1!)+1/(z^2・2!)+…  …(3)
e^(1/z)+e^(-z)~1+1/(z・1!)+1/(z^2・2!)+… …(4)
すなわち、この二つの関数は同一の漸近展開を持っている。以上は教科書からの抜粋です。

(3)式の右辺第二項の係数(1/1!)や第三項の係数(1/2!)が(2)式の第2、第3式からどのような過程で求められるのか、わかりやすく教えて下さい。
分かり辛い書き方ですみませんが、宜しくお願いします。

独学中のものです。
f(z)~(a_0)+(a_1)/z+(a_2)/z^2+…+(a_n)/z^n …(1)
関数f(z)の漸近展開が(1)のとき、係数(a_0),(a_1),(a_2),…は次のようにして求められる。
『lim[|z|→∞]f(z)=a_0
lim[|z|→∞]z{f(z)-a_0}=a_1
lim[|z|→∞]z^2{f(z)-(a_0)-(a_1)/z}=a_2
 ………………………………………………
          (ただし z∈D )    』…(2)
このようにf(z)が漸近展開を持てば、それは一意的に定められるが、逆は成り立たない。すなわち相異なる二つの関数が同一の漸近展開を持つことがある。
たとえば|argz|...続きを読む

Aベストアンサー

|z| → ∞ ってことは, x = 1/z とおくと x → 0 ですね. そこから, 「e^x は何回微分しても e^x である」とか「L'Hospital の定理」とかを使えば
lim z [e^(1/z) - 1] = lim (e^x-1)/x = e^0 = 1 とか
lim z^2 [e^(1/z) - (1 + 1/z)] = lim (e^x - (1 + x))/x^2 = lim (e^x - 1) / (2x) = 1/2 とか
計算できます (z に対する lim は → ∞, x に対する lim は → 0 で).
もっとがんばれば Laurent 展開までいっちゃいますけど....

Q極限値lim[n→∞](3^n/(2^n+n^2))とlim[n→∞](2^n+3^n)^(1/n)の求め方は?

(1)lim[n→∞](3^n/(2^n+n^2))
(2)lim[n→∞](2^n+3^n)^(1/n)

の極限値がわかりません。
(1)は3^nで分母・分子を割って
lim[n→∞](3^n/(2^n+n^2))
=
lim[n→∞][1/{(2/3)^n+n^2/3^n}]
までいけたのですがn^2/3^nが収束するのか発散するのか分かりません。
どうなるのでしょうか?

あと、(2)は対数を取って
lim[n→∞]log(2^n+3^n)^(1/n)
=
lim[n→∞](1/n)log(2^n+3^n)
までいけたのですがここから先へ進めません。

Aベストアンサー

YYoshikawaさん、こんにちは。

[(1)について]

> n^2/3^nが収束するのか発散するのか分かりません。

まず感覚として、ANo.1さんも書かれているように、n=100で考えてみると、
 n^2/3^n = 10000/3^100
ですが、3^2=9 が大体10ですから、3^100 は、10^50 ぐらいなわけで、0が50個ぐらいつきますから、10000などよりは、はるかに大きくなります。つまり n^2/3^n → 0 が予想できます。

数式では次のように証明できます。

まず、n^2/3^n はnが大きいとき単調減少です。
実際、a(n)=n^2/3^n とおき、

 a(n+1)/a(n) = [(n+1)^2/3^(n+1)]/[n^2/3^n]

と比をとってみると、

 a(n+1)/a(n) = [1+(1/n)]^2/3 = [1 + 2/n + 1/n^2]/3 … (3)

ですが、nが大きいときには、2/n < 1, 1/n^2 < 1 なので、(3)は、

 a(n+1)/a(n) < 1

となり、単調に減少することがわかります。
まずこの時点で発散はしないことがわかります。
また、a(n) > 0 なので、lim_{n→∞} a(n) ≧ 0 となります。

もし、a(n) の収束値bが、正の有限値なら、n→∞で、
 a(2n)/a(n) → b/b = 1
になるはずですが、
 a(2n)/a(n) = [(2n)^2/3^{2n}]/[n^2/3^n] = 4/3^n → 0
になるので、収束値bは正の有限値にはなりません。

従って、
 lim_{n→∞} a(n) = 0 … (4)
が得られます。

[(4)の別証]
(3)式 a(n+1)/a(n) = [1+(1/n)]^2/3 = [1 + 2/n + 1/n^2]/3 より、
n>10で、
 a(n+1)/a(n) < [1 + 2/10 + 1/100]/3 < 2/3
故に、n→∞ のとき、
 0 < a(n) = [a(n)/a(n-1)]・[a(n-1)/a(n-2)] ・…・ [a(12)/a(11)]・a(11)
      < (2/3)^{n-11}× a(11) = (2/3)^n × (3/2)^{11}a(11) → 0
故に
 lim_{n→∞} a(n) = 0
が得られる。
(別証終わり)


[(2)について]

まず感覚的なことを説明しますと、nが大きいとき、2^nは3^nに比べてはるかに小さくなるので、基本的に、lim[n→∞](2^n+3^n)^(1/n)の、2^n+3^nの部分は3^nに近づくことがわかり、問題の式は(3^n)^{1/n}=3 になることが予想されます。

これを式で言うには、対数をとるより、

 lim_{n→∞} [3^n×{1+(2/3)^n}]^{1/n}
 = lim_{n→∞} 3×[1+(2/3)^n]^{1/n} … (5)

と変形するのが良いでしょう。(2/3)^n → 0 なので、
 [1+(2/3)^n]^{1/n} → 1 … (6)
なので、
 (5) = 3
になります。


なお、(6)が明らかと思われない場合は、
 1 = 1^{1/n} < [1+(2/3)^n]^{1/n} < 1+(2/3)^n → 1
(∵ a > 1 に対して、a^{1/n} = (a^{1/n})^n = a )
より、[1+(2/3)^n]^{1/n} → 1
と証明します。

YYoshikawaさん、こんにちは。

[(1)について]

> n^2/3^nが収束するのか発散するのか分かりません。

まず感覚として、ANo.1さんも書かれているように、n=100で考えてみると、
 n^2/3^n = 10000/3^100
ですが、3^2=9 が大体10ですから、3^100 は、10^50 ぐらいなわけで、0が50個ぐらいつきますから、10000などよりは、はるかに大きくなります。つまり n^2/3^n → 0 が予想できます。

数式では次のように証明できます。

まず、n^2/3^n はnが大きいとき単調減少です。
実際、a(n)=n^2/3^n とおき、...続きを読む

Q漸近展開について

漸近展開をo(x^3)を用いて書き表せ.

(1+x^2)cosx

という問題なのですが,

cosxのx^3の項までの漸近展開を求め, 用いることで

(1 + x^2) cos(x)
= (1 + x^2) (1 - 1/2 x^2 + o(x^3)) --- (1)

となったのですが, この段階で止まっています...

[答え]としては, ここから更に

= 1 - 1/2 x^2 + o(x^3) + x^2 - 1/2 x^4 + o(x^5) となり,
= 1 + 1/2 x^2 + o(x^3) となっています

どのようにすれば (1) から[答え]の形になるのでしょうか.

よろしくお願いします.

Aベストアンサー

o(xのn乗) というのは、
f(x)/(xのn乗)→0 (質問の場合、x→0 のとき)
となる f(x) の総称です。
ですから、1・o(xの3乗) も o(xの3乗) になるし、
(xの2乗)・o(xの3乗) は o(xの5乗) になります。
f(x)/(xの3乗)→0 なら、
(xの2乗)f(x)/(xの5乗)→0 ですからね。
o(xの3乗)+o(xの5乗) が o(xの3乗) になることも
同様に示せるでしょう。

Q多項式P(x)=an・x^n+an-1・x^n-1+…+a1・x+a0

基本情報処理の過去問題
平成7年度 春期 第二種 午後 問2がわかりません


P(x)=an・x^n+an-1・x^n-1+…+a1・x+a0


anとxをつなぐ「・」が何を意味するものなのかもわかりません
解説を下さる方お願いします




http://www.rs.kagu.tus.ac.jp/infoserv/j-siken/H7a2/g01.html

Aベストアンサー

こんにちは。

いわゆる「課題の丸投げ」は禁止事項ですので、解き方は回答できません。

「anとxをつなぐ「・」が何を意味するものか」
についてだけお答えします。

・は、掛け算の記号です。
たとえば、
an-2x^n-2
と書くと、
an-2 かける x^n-2
なのか
an - 2x^n-2
なのか、見た目にわかりにくいです。

ですから、
an-2・x^n-2
と書けば、
an-2 かける x^n-2
であることが、読み手にとってはっきりします。

Qランダウの記号の使い方

ランダウの記号の、大文字のОの使い方で質問があります。

関数f(x),g(x)に対して
lim[x→a]|f(x)/g(x)|=b<∞
が成り立つとき、f(x)=О(g(x)) (x→a)
と表記するそうですが、
では、f(x)=0のときは、g(x)≠0に対しては、
|f(x)/g(x)|=0なので、f(x)=О(g(x)) (x→a)
と表わせるのでしょうか?

Aベストアンサー

表せる。
f(x) = О(g(x)) (x→a) を、「f は g と同じオーダー」と読もうとするから
奇妙な気がするだけで、「f は高々 g のオーダー」と読めば違和感はない。
О( ) の定義は、そうなっているのだから。

ただし、
> lim[x→a] |f(x)/g(x)| = b < ∞
> が成り立つとき、f(x) = О(g(x)) (x→a)
> と表記する
は微妙な書き方で、ウソではないが、
lim[x→a] |f(x)/g(x)| < ∞ でなくても、
f(x) = О(g(x)) (x→a) と書くことはある。

f(x) = О(g(x)) (x→a) の正確な定義は、
limsup[x→a] |f(x)/g(x)| < ∞ であり、
lim[x→a] |f(x)/g(x)| が収束しなくても構わない。

Q「(5x+3)^10でx^pとx^(p+1)の係数比が21:20になる時のpの値」と「x+y=1を満たす全x,yに対してax^2+2bxy+by^2

こんにちは。識者の皆様、宜しくお願い致します。

[問1] (5x+3)^10の展開式でx^pとx^(p+1)の係数比が21:20になる時のpの値を求めよ。
[問2]x+y=1を満たす全てのx,yに対して
ax^2+2bxy+by^2+cx+y+2=0が成立するように定数a,b,cの値を定めよ。

[1の解]
(5x+3)^10=10Σk=0[(10-k)Ck 5x^(10-k)3^k]なので
p=10-kの時(k=10-pの時)
p+1=10-kの時(k=9-pの時)より
a:b=pC(10-p) 5^p 3^(10-p):(1+p)C(9-p) 5^(1+p) 3^(9-p)
で 1/(10-p):(1+p)/(2p-8)/(2p-9)=7:4 から
23p^3-199p+218=0
となったのですがこれを解いてもp=6(予想される解)が出ません。
やり方が違うのでしょうか?

[2の解]
与式をx+yという対称式で表せばならないと思います(多分)。
どうすれば対称式で表せるのでしょうか?

Aベストアンサー

 (1)Cをばらして比を簡略化するところで計算間違いがありそうな気がします。その経過をもう少し詳しく書いてもらえませんか?
 (2)a,b,cを求めるにはまず、x+y=1 を満たすすべての(x,y)で成り立つのですから、x+y=1を満たす(x,y)をまず代入してみてはどうでしょうか。候補としては、(1,0)(0,1)(2,-1)など。
 それから計算されたa,b,c でx+y=1を満たすすべてのx,yで成り立つかどうかを確認するという手順でどうでしょうか?


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