分段函数f(x),f(0)=0,=0时,f(x)=exp(-1/x^2),求f(x)在0处的任意阶导数值.
来源:学生作业帮 编辑:大师作文网作业帮 分类:数学作业 时间:2024/11/11 04:21:07
分段函数f(x),f(0)=0,=0时,f(x)=exp(-1/x^2),求f(x)在0处的任意阶导数值.
看上去你知道结论但不会严格证明,楼上几位提供的证明从严谨性上讲也确实有所不足,我给你演示一下,希望你能明白一些细微地方的技术运用.
首先,当x!=0时,f的n阶导数为
f^{(n)}(x) = exp(-1/x^2)P_n(1/x),
其中P_n(t)是一个3n次多项式,这一步用归纳法证明,P_n可由递推关系P_{n+1}(t) = t^2 P_n'(t) + 2t^3 P_n(t)确定.
下一步证明对任何实数k>0,lim{x->0} exp(-1/x^2) / x^k = 0 (当然k=1时lim{x->0} f^{(n)}(x) = 0以及f^{(n)}(0) = lim{x->0} [f^{(n-1)}(x)-0]/x = 0,也就是说f^{(n)}(x)在0点连续、f^{(n)}(0)存在且为0(这里也需要逐步递推,因为需要f^{(n-1)}(0)=0及连续性才能继续讨论f^{(n)}(0)).
当然,如果要非常严谨的证明,对于各处归纳法的使用都要注意验证归纳基础,这样逻辑上才是完整的.
再问: 的确严谨多了,佩服!不过 P_n(t)的递推关系应当是P_{n+1}(t) = -t^2 P_n'(t) + 2t^3 P_n(t)吧,少了个负号
再答: 对的,漏了个负号
首先,当x!=0时,f的n阶导数为
f^{(n)}(x) = exp(-1/x^2)P_n(1/x),
其中P_n(t)是一个3n次多项式,这一步用归纳法证明,P_n可由递推关系P_{n+1}(t) = t^2 P_n'(t) + 2t^3 P_n(t)确定.
下一步证明对任何实数k>0,lim{x->0} exp(-1/x^2) / x^k = 0 (当然k=1时lim{x->0} f^{(n)}(x) = 0以及f^{(n)}(0) = lim{x->0} [f^{(n-1)}(x)-0]/x = 0,也就是说f^{(n)}(x)在0点连续、f^{(n)}(0)存在且为0(这里也需要逐步递推,因为需要f^{(n-1)}(0)=0及连续性才能继续讨论f^{(n)}(0)).
当然,如果要非常严谨的证明,对于各处归纳法的使用都要注意验证归纳基础,这样逻辑上才是完整的.
再问: 的确严谨多了,佩服!不过 P_n(t)的递推关系应当是P_{n+1}(t) = -t^2 P_n'(t) + 2t^3 P_n(t)吧,少了个负号
再答: 对的,漏了个负号
分段函数f(x),f(0)=0,=0时,f(x)=exp(-1/x^2),求f(x)在0处的任意阶导数值.
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