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Maple/在分析中使用 Maple

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有许多不同的分析方法,其中只有很少一部分可以使用 Maple 来帮助。一种“可使用 Maple 的”分析方法是 **渐近分析**。在计算繁琐表达式时,某些参数的较小值通常特别令人感兴趣。可以计算导数,然后使用截断的泰勒级数来近似函数。由于这些操作通常一起出现,因此有一个专门的服务叫做 **级数**。

级数示例

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series(sin(x), x, 4)

返回

x-1/6*x^3+O(x^4)

因为 sin 函数的导数是已知的。如果函数未知,则导数将保留在一般形式中

s(0)+(D(s))(0)*x+1/2*((`@@`(D, 2))(s))(0)*x^2+1/6*((`@@`(D, 3))(s))(0)*x^3+O(x^4)

可以推测这个序列

`@@`(D, 2))(s))(0)

表示名为 s 的函数的二阶导数。

一般来说,级数的参数可以是:表达式、被认为是小的变量以及该变量被舍弃的最小幂。

如果未发现表达式对变量的明显依赖关系,则结果只是表达式

series(a, b)

返回仅仅

a

并非所有函数都可以表示为泰勒展开。然而,Maple 的级数功能会尽力而为,例如,

series((1+1/x^2)/(1+2/x+x*log(x)), x, 2)

返回

1/2/x-1/4+(5/8-1/4*ln(x))*x+O(x^2)

这在渐近分析中可能是有意义的。

编写一个级数无法帮助的函数并不困难,例如,

series(exp(1/x^2), x, 3)

返回

Error, (in series/exp) unable to compute series

尽管很容易看出,至少对于实数参数值,所有在零处的导数都只是零。默认情况下,Maple 将所有变量都视为复数;在复数平面中,最后一个示例中函数的行为非常奇异,不可能进行简单的展开。

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