Главная » Просмотр файлов » 1611690644-880628e884b3223afdc218eec356076b

1611690644-880628e884b3223afdc218eec356076b (826929), страница 21

Файл №826929 1611690644-880628e884b3223afdc218eec356076b (Березин, Романов Лекции) 21 страница1611690644-880628e884b3223afdc218eec356076b (826929) страница 212021-01-26СтудИзба
Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла (страница 21)

+ dn λ−n + Rn (λ), Rn (λ) = o(λ−n) , λ −→ +∞,g(λ)èëè,÷òî ðàâíñèëüíî,a0 + a1 λ−1 + ... + an λ−n + o(λ−n ) = (d0 + d1 λ−1 + ... + dn λ−n + Rn (λ))(b0 + b1 λ−1 + ... + bn λ−n + o(λ−n )).Ðàñêðûâàÿ ñêîáêè èó÷èòûâàÿ ñîîòíîøåíèÿ,îïðåäåëÿþùèådn ,ïîëó÷èìo(λ−n) = Rn (λ)(b0 + b1 λ−1 + ... + bn λ−n) + o(λ−n ) + o(λ−n )(d0 + d1 λ−1 + ... + dn λ−n ) =b0 Rn (λ) + o(1)Rn (λ) + o(λ−n ).Ò.ê.b06= 0,òîïîñëåäíåå ðàâåíñòâî ìîæåò âûïîëíÿòüñÿ ëèøü â ñëó÷àåÇàìå÷àíèå.ÝòîRn (λ) = o(λ−n ), ÷òî è òðåáîâàëîñü.λ −→ +∞.

Ðàññìîòðèìóòâåðæäåíèå ñïðàâåäëâî è äëÿ ñòåïåííûõ ðàçëîæåíèé ïðèàíàëèòè÷åñêèå ñâîéñòâà ñòåïåííûõ ðàçëîæåðèé.Òåîðåìà (îá èíòåãðèðîâàíèè ñòåïåííîãî ðàçëîæíèÿ) Åñëè ôóíêöèÿf (λ)îïðåäåëåíà è íåïðåðûâíà ïðèλ ≥ λ0 ≥ 0∞Pf (λ) 'èan λ−n , λ −→ +∞,n=0òîF (λ) =∞R∞P(f (t) − a0 − a1 t−1 )dt 'bn λn , λ −→ +∞,k=1λbn =Èíûìè ñëîâàìè,ðàçëîæåíèå ôóíêöèèan+1n , n = 1, 2, ....F (λ) ïîëó÷àåòñÿ ôîðìàëüíûì èíòåãðèðîâàíèåì ðàçëîæåíèÿ ôóíêöèèf (λ) − a0 − a1 λ−1 .Äîêàçàòåëüñòâî. Èíòåãðàë, îïðåäåëÿþùèé ôóíêöèþ F (λ),ñõîäèòñÿ ïðè âñåõ λ ≥ λ0 ,ïîñêîëüêó f (λ)−a0 − a1 λ−1 = O(λ−2 ), λ −→ +∞.Äàëåå,ïðè n=2,3,... èìååìnn−1R∞R∞ PR∞P am+1 −mak t−k dt + Rn (t)dt =+ ρn−1 (λ),(f (t) − a0 − a1 t−1 )dt =m λm=1λλ k=2λR∞ρn−1 (λ) = R(t)dt.λÒ.ê.ρn−1 (λ)ñòðåìèòñÿ ê 0 ïðèλ −→ +∞,òî ìîæíî âîñïîëüçîâàòüñÿ ïðàâèëîì Ëîïèòàëÿ è ïîëó÷èòü,÷òîρn−1 (λ) = o(λ−(n−1) )78,÷òî è äîêàçûâàåò óòâåðæäåíèå.Äèôôåðåíöèðîâàòü àñèìïòîòè÷åñêèå ðàçëîæåíèÿ, âîîáùå ãîâîðÿ, íåëüçÿ.Òàê, ôóíêöèÿf (λ) = e−λ sin(eλ ) = O(λ−∞ )λ −→ +∞,âñåò.å.èìååò ñòåïåííîå ðàçëîæåíèå ïðè,êîýôôèöèåíòû êîòîðîãî ðàâíû 0, íî ó åå ïðîèçâîäíîéòàêîãî ðàçëîæåíèÿ íåò.

Îäíàêî ñïðàâåäëèâî ñëåäóþùåå óòâåðæäåíèå.Òåîðåìà (î äèôôåðåíöèðîâàíèè ñòåïåííîãî ðàçëîæíèÿ). Åñëè ôóíêöèÿ f (λ) íåïðåðûâíî äèôôåðåíöèðóåìàïðèλ ≥ λ0 ≥ 0è∞Pf (λ) 'an λ−n ,n=0∞Pdf (λ)'cn λ−n , λ −→ +∞,dλn=0òîc0 = c1 = 0, cn = −(n − 1)an−1 , n = 2, 3, ...,ò.å.àñèìïòîòè÷åñêèé ðÿä ïðîèçâîäíîé ïîëó÷àåòñÿ ôîðìàëüíûì äèôôåðåíöèðîâàíèåì àñèìïòîòè÷åñêîãîðÿäà ôóíêöèè.Äîêàçàòåëüñòâî.Äîêàæåì,÷òî c0 = c1 = 0.

Ïóñòü λ1 > λ0 . Èìååìf (λ) = f (λ1 ) +RλRλ df (t)dt = f (λ1 ) + (c0 + c1 t−1 + O(t−2 )dt =dtλλ11Rλc0 λ + c1 ln λ +O(t−2)dt + f (λ1 ) − c0 λ1 − c1 ln λ1 = a0 + a1 λ−1 + O(λ−2 ).λ1λ ≥ λ1 . Ðàçäåëèâ îáå ÷àñòè ýòîãî ðàâåíñòâàc0 = 0. Àíàëîãè÷íî, äåëÿ íà ln λ, ïîëó÷èì c1 = 0.Èíòåãðàë â ïîñëåäíåì ðàâåíñòâå îãðàíè÷åí ïðèïåðåéäÿ ê ïðåäåëó ïðèλ −→ +∞,ïîëó÷èìíàλèÒàêèìîáðàçîì,df (λ)= O(λ−2 ).dλf (λ) −→ a0 ïðè λ −→ +∞, è ïðèìåíÿÿ ïðåäûäóùþþ òåîðåìó,ïîëó÷àåì òðåáóåìîå óòâåðæäåíèå.λ −→ 0ñïðàâåäëèâû ñëåäóþùèå àíàëîãè äîêàçàííûõ òåîðåì.ôóíêöèÿ f (λ) íåïðåðûâíà íà èíòåðâàëå (0, a) èÓ÷èòûâàÿ,÷òîÄëÿ ñòåïåííûõ ðàçëîæåíé ïðè1.Åñëè∞Pf (λ) 'an λn , λ −→ 0,n=0òîRλf (t)dt 'n=102.Åñëè ôóíêöèÿf (λ)∞Pan−1 nn λ , λ −→ 0.íåïðåûâíî äèôôåðåíöèðóåìà íà èíòåðâàëåf (λ) '∞Pan λn ,n=0òîcn = (n + 1)an+1 , n = 0, 1, ...(0, a)è∞Pdf (λ)'cn λn , λ −→ 0,dλn=0.Ÿ3 Àñèìïòîòèêà èíòåãðàëîâ Ëàïëàñà 1.Èíòåãðàëàìè Ëàïëàñà íàçûâàþòñÿ èíòåãðàëû âèäàF (λ) =Rωf (x)eλS(x) dx,aãäåλ−âåùåñòâåííûé ïàðàìåòð,S(x)−âåùåñòâåííîçíà÷íàÿ ôóíêöèÿ.

Íàñ áóäåò èíòåðåñîâàòü ãëàâíûé÷ëåí àèìïòîòèêè òàêèõ èíòåãðàëîâ ïðèλ −→ +∞.Èñïîëüçóåìûé ìåòîä îñíîâûâàåòñÿ íà ñëåäóþùèõx0 , òî ôóíêöèÿ eλS(x) ) òàêæåèìååò â ýòîé òî÷êå ìàêñèìóì,òåì áîëåå âûðàæåííûé,÷åì áîëüøå çíà÷åíèå λ. Ïîýòîìó ìîæíî îæèäàòü,÷òîïîâåäåíèå F (λ) îïðåäåëÿåòñÿ â îñíîâíîì èíòåãðàëîì ïî ìàëîé îêðåñòíîñòè òî÷êè x0 .

Åñëè x(0 ) âíóòðèñîîáðàæåíèÿõ.Åñëè ôóíêöèÿS(x)äîñòèãàåò ñâîåãî ìàêñèìóìà â òî÷êåïðîìåæóòêà èíòåãðèðîâàíèÿ,òî,êàê ìû â äàëüíåéøåì óâèäèì,èíòåãðàë ïî îêðåñòíîñòè ìîæíî çàìåíòüèíòåãðàëîì ÷àñòíîãî âèäà,äëÿ êîòîðîãî ãëàâíûé ÷ëåí àñèìïòîòèêè íàõîäèòñÿ ñðàâíèòåëüíî ëåãêî. Ïðåæäå÷åì êîíêðåòèçèðîâàòü ýòè ñîîáðàæåíèÿ,ðàññìîòðèì äâà ïðèìåðà:79F1 (λ) =R∞e−λx dt, F2 (x) =0R∞2e−λx , λ > 0.0Ëåãêî âèäåòü,÷òîF1 (λ) = λ−1 , F2 (λ) = O( √1 ), λ −→ +∞λ.Ðàçëè÷èå â ïîâåäåíèè èíòåãðàëîâ, îêàçûâàåòñÿ,îáúÿñíÿåòñÿ òåì, ÷òî ïåðâàÿ ïðèçâîäíàÿ ôóíêöèèS(x)âòî÷êå ìàêñèìóìà â îäíîì ñëó÷àå îòëè÷íà îò íóëÿ, à â äðóãîì ðàâíà íóëþ.  ýòîì ïàðàãðàôå ðàññìàòðèâàåòñÿñëó÷àé îòëè÷íîé îò íóëÿ ïðîèçâîäíîé.Ñíà÷àëà äîêàæåì ïðîñòîå,íî âàæíîå äëÿ äàëüíåéøåãî óòâåðæäåíèå.Ëåììà îá ýêñïîíåíöèàëüíîé îöåíêå.

Ïðåäïîëîæèì,÷òî ïðè íåêîòîðîì ïîëîæèòåëüíîì λ0 èíòåãðëF (λ)ñõîäèòñÿ àáñîëþòíî èS(x) ≤ c, c = constíà ïðîìåæóòêå(a, ω).Òîãäàñóùåñòâóåò êîíñòàíòàM,òàêàÿ,÷òî|F (λ)| ≤ M ecλ , λ > λ0 .Äîêàçàòåëüñòâî. Ïóñòü λ > λ0 , òîãäà|F (λ)| ≤Rω|f (x)|eλS(x) dx =aRω|f (x)|eλ0 S(x) e(λ−λ0 )S(x) dx ≤ e(λ−λ0 )caM = e−λ0 cRωRω|f (x)|eλ0 S(x) dx = M eλc ,a|f (x)|,a÷òî è òðåáîâàëîñü.Íàïîìíèì,÷òî òî÷êà îáëàñòè îïðåäåëåíèÿ äèôôåðåíöèðóåìîé ôóíêöèè íçûâàåòñÿâýòîé òî÷êå ïåðâàÿ ïðîèçâîäíàÿ ôóíêöèè ðàâíâ íóëþ.Ñòàöèîíàðíàÿ òî÷êà íàçûâàåòñÿñòàöèîíàðíîé,åñëèíåâûðîæäåííîé,åñëèâ ýòîé òî÷êå âòîðàÿ ïðîèçâîäíàÿ îòëè÷íà îò íóëÿ.Òåïåðü ìû ïîëó÷èì ãëàâíûé ÷ëåí àñèïòîòèêè èíòåãðàëà Ëàïëàñà â ïðåäïîëîæåíèè,÷òî îáëàñòüþèíòåãðèðîâàíèÿ ÿâëÿåòñÿ êîíå÷íûé îòðåçîêìàêñèìóì äîñòèãàåòñÿ âa[a, b]è òî÷êà ìàêñèìóìàS(x)íå ÿâëÿåòñÿ ñòàöèîêàðíîé,ò.å.b.èëè âÒåîðåìà (òî÷êà ìàêñèìóìà íå ÿâëÿåòñÿ ñòàöèîíàðíîé). Ïðåäïîëîæèì, ÷òî ôóíêöèè f (x), S(x)áåñêîíå÷íî äèôôåðåíöèðóåìû íà îòðåçêå[a, b],ôóíêöèÿ S(x) äîñòèãàåò ìàêñèìóìà â åäèíñòâåííîé òî÷êå,êîòîðàÿíå ÿâëÿåòñÿ ñòàöèîíàðíîé.

Òîãäà äëÿ èíòåãðàëà ËàïëàñàF (λ) =Rbf (x)eλS(x) dxañïðàâåäëèâî ñëåäóþùåå.1. Åñëè ìàêñèìóìS(x)a,òîäîñòèãàåòñÿ âλS(a)F (λ) = − e 0 (f (a) + O(λ−1 )), λ −→ +∞;λS (a)b,òî2. Åñëè ìàêñèìóì äîñòèãàåòñÿ âλS(b)F (λ) = e 0 (f (b) + O(λ−1 )), λ −→ +∞.λS (b)Äîêàçàòåëüñòâî.Îãðàíè÷èìñÿ ïåðâûì ñëó÷àåì, âòîðîé ðàññìàòðèâàåòñÿ àíàëîãè÷íî.Èç óñëîâèéòåîðåìû ñëåäóåò, ÷òî íàéäóòñÿ ïîëîæèòåëüíûåx ∈ [a, a + ε].ÏðåäñòàâèìF (λ)α, ε, δ ,òàêèå,÷òî S 0 (x) ≤ −αèS(x) − S(a) ≤ −δïðèâ âèäåF (λ) = eλS(a)Rbf (x)eλ(S(x)−S(a)) dx = eλS(a) J.aÈíòåãðàëJïðåäñòàâèì êàê ñóììóJ1 + J2èíòåãðàëîâ ïî îòðåçêàì[a, a + ε], [a + ε, b].Ïîëåììå îáýêñïîíåíöèàëüíîé îöåíêå|J2 | ≤ M e−λδ ,ò.å.J2 = O(λ−∞ ).ÂJ1 =Îöåíèìa+εRèíòåãðàëåJ1ïðîèçâåäåì èíòåãðèðîâàíèå ïî ÷àñòÿì:aa+εR f (x) 0 λ(S(x)−S(a))f (x)f (a + ε) λ(S(a+ε)−S(a))f (a)d(eλ(S(x)−S(a)) ) =e−−1edx =000λS (x)λS (a + ε)λS (a) λ a S 0 (x)f (a)− 0+ A1 + A2 .λS (a)A1èA2 .ÏîñêîëüêóS(a + ε) − S(a) < 0,òîA1 = O(λ−∞ ).80Äàëåå, ïî ôîðìóëå ËàãðàíæàS(x) − S(a) = S 0 (ξ)(x − a) ≤ −α(x − a), x ∈ [a, a + ε], ξ ∈ (a, b),è ò.ê.

ïîäèíòåãðàëüíàÿ ôóíêöèÿ îãðàíè÷åíà, òîa+εR −αλ(x−a)edx = C12 (1 − e−αλε ), C1 = const > 0,|A2 | ≤ C1λ aαλïîýòîìóA2 = O(λ−2 ).Òàêèì îáðàçîì,λS(a)λS(a)F (λ) = − e 0 f (a) + eλS(a) (O(λ−2 ) + O(λ−∞ )) = − e 0 (f (a) + O(λ−∞ )),λS (a)λS (a)λ −→ +∞÷òî è òðåáîâàëîñü.Çàìå÷àíèå. Òåîðìà ñïðàâåäëèâà è âñëó÷àå íåîãðàíè÷åííîãî ïðîìåæóòêà, åñëè ê íåìó ìîæíî ïðèìåíòüëåììó îá ýêñïîíåíöèàëüíîé îöåíêå.Ïðèìåð.(Èíòåãðàë âåðîÿòíîñòåé îøèáîê). Òàê íàçûâàþò èíòåãðàë2err(x) = √πZx2e−t dt0,Èçó÷èì åãî ïîâåäåíèå ïðèx −→ +∞.Èìååì:2 err(x) = √πZ∞e−t2Z∞dt −x01 − √2 Err(x)πÏðåîáðàçóåìErr(x),ïîëàãàÿ2e−t dt =.t = xu :Z∞Err(x) = x22e−xu2du = xe−x(1 + O(x−2 )) =2x212e−x (1 + O(x−2 )).2xÒàêèì îáðàçîì2e−xerr(x) = 1 − √ (1 + O(x−2 )), x −→ +∞πx.Ÿ3 Àñèìïòîòèêà èíòåãðàëîâ Ëàïëàñà 2.Ïðîäîëæèèì èçó÷åíèå èíòåãðàëîâ Ëàïëàñà, ïðåäïîëàãàÿ,÷òîS(x) äîñòèãàåò ìàêñèìóìà â íåâûðîæäåííîéñòàöèîíàðíîé òî÷êå. Ðàññìîòðèì ñíà÷àëà èíòåãðàëû ñïåöèàëüíîãî âèäà.Ëåììà Âàòñîíà. ÏóñòüZdW (λ) =αf (x)xβ e−λx dx, λ > 0.0α > 0, β > −1 è ôóíêöèÿ f (x) áåñêîíå÷íî äèôôåðåíöèðóåìà íà íåêîòîðîì îòðåçêå 0, δ],òî ïðèn = 0, 1, ...Òîãäà, åñëèâñåõ81nW (λ) = k + β + 21 X k + β + 1 f (k) (0) − k + β + 1ααΓλ+ O λ−, λ −→ +∞.ααk!k=0Äîêàçàòåëüñòâî.îòðåçêó[0, δ].Ëåììà îá ýêñïîíåíöèàëüíîé îöåêå ïîçâîëÿåò îãðàíè÷èòüñÿ èíòåãðàëîìWδ (λ)ïîÈñïîëüçóÿ ôîðìóëó Òåéëîðà,ïîëó÷èìδWδ (λ) =ZnXf (k) (0)k=0k!xk+β −λxαeZδdx +0αrn (x)e−λx dx, rn (x) = O(xn+1 ), x −→ 0.0Äàëåå,Zδxn+β −λxαeZ∞dx =x0u = λxeZ∞dx −0Ïî ëåììå îá ýêñïîíåíöèàëüíîé îöåíêåαn+β −λxααxn+β e−λx dx = In1 − In2 .δIn2 = O(λ−∞ ),ïîñêîëüêó−xα ≤ −δ α < 0.ÈíòåãðàëIn,1çàìåíîéñâîäèòñÿ ê ãàììà -ôóíêöèè,÷òî äàåò1Γ k +β +1 .In1 = ααÊðîìå òîãî, δZZ∞ k+β+2α−λx rn (x)e ≤ C xn+β+1 e−λxα dx = C Γ k + β + 2 λ−αdx.αα00Ñîáèðàÿ âñå ïîëó÷åííûå îöåíêè, ïðèõîäèì ê óòâåðæäåíèþ ëåììû.Ñëåäóþùàÿ ëåììà, êîòîðàÿ ïðèâîäèòñÿ áåç äîêàçàòåëüñòâà, ïîçâîëÿåò íàéòè çàìåíó ïåðåìåííîé, ñïîìîùüþ êîòîðîé ïðîèçâîëüíûé èíòåãðàë Ëàïëàñà ïî ñóùåñòâó ñâîäèòñÿ ê èíòåãðàëó ðàññìîòðåííîãî âëåììå Âàòñîíà âèäà.Ëåììà Ìîðñà .

Характеристики

Тип файла
PDF-файл
Размер
710,69 Kb
Высшее учебное заведение

Список файлов ответов (шпаргалок)

Свежие статьи
Популярно сейчас
А знаете ли Вы, что из года в год задания практически не меняются? Математика, преподаваемая в учебных заведениях, никак не менялась минимум 30 лет. Найдите нужный учебный материал на СтудИзбе!
Ответы на популярные вопросы
Да! Наши авторы собирают и выкладывают те работы, которые сдаются в Вашем учебном заведении ежегодно и уже проверены преподавателями.
Да! У нас любой человек может выложить любую учебную работу и зарабатывать на её продажах! Но каждый учебный материал публикуется только после тщательной проверки администрацией.
Вернём деньги! А если быть более точными, то автору даётся немного времени на исправление, а если не исправит или выйдет время, то вернём деньги в полном объёме!
Да! На равне с готовыми студенческими работами у нас продаются услуги. Цены на услуги видны сразу, то есть Вам нужно только указать параметры и сразу можно оплачивать.
Отзывы студентов
Ставлю 10/10
Все нравится, очень удобный сайт, помогает в учебе. Кроме этого, можно заработать самому, выставляя готовые учебные материалы на продажу здесь. Рейтинги и отзывы на преподавателей очень помогают сориентироваться в начале нового семестра. Спасибо за такую функцию. Ставлю максимальную оценку.
Лучшая платформа для успешной сдачи сессии
Познакомился со СтудИзбой благодаря своему другу, очень нравится интерфейс, количество доступных файлов, цена, в общем, все прекрасно. Даже сам продаю какие-то свои работы.
Студизба ван лав ❤
Очень офигенный сайт для студентов. Много полезных учебных материалов. Пользуюсь студизбой с октября 2021 года. Серьёзных нареканий нет. Хотелось бы, что бы ввели подписочную модель и сделали материалы дешевле 300 рублей в рамках подписки бесплатными.
Отличный сайт
Лично меня всё устраивает - и покупка, и продажа; и цены, и возможность предпросмотра куска файла, и обилие бесплатных файлов (в подборках по авторам, читай, ВУЗам и факультетам). Есть определённые баги, но всё решаемо, да и администраторы реагируют в течение суток.
Маленький отзыв о большом помощнике!
Студизба спасает в те моменты, когда сроки горят, а работ накопилось достаточно. Довольно удобный сайт с простой навигацией и огромным количеством материалов.
Студ. Изба как крупнейший сборник работ для студентов
Тут дофига бывает всего полезного. Печально, что бывают предметы по которым даже одного бесплатного решения нет, но это скорее вопрос к студентам. В остальном всё здорово.
Спасательный островок
Если уже не успеваешь разобраться или застрял на каком-то задание поможет тебе быстро и недорого решить твою проблему.
Всё и так отлично
Всё очень удобно. Особенно круто, что есть система бонусов и можно выводить остатки денег. Очень много качественных бесплатных файлов.
Отзыв о системе "Студизба"
Отличная платформа для распространения работ, востребованных студентами. Хорошо налаженная и качественная работа сайта, огромная база заданий и аудитория.
Отличный помощник
Отличный сайт с кучей полезных файлов, позволяющий найти много методичек / учебников / отзывов о вузах и преподователях.
Отлично помогает студентам в любой момент для решения трудных и незамедлительных задач
Хотелось бы больше конкретной информации о преподавателях. А так в принципе хороший сайт, всегда им пользуюсь и ни разу не было желания прекратить. Хороший сайт для помощи студентам, удобный и приятный интерфейс. Из недостатков можно выделить только отсутствия небольшого количества файлов.
Спасибо за шикарный сайт
Великолепный сайт на котором студент за не большие деньги может найти помощь с дз, проектами курсовыми, лабораторными, а также узнать отзывы на преподавателей и бесплатно скачать пособия.
Популярные преподаватели
Добавляйте материалы
и зарабатывайте!
Продажи идут автоматически
6418
Авторов
на СтудИзбе
307
Средний доход
с одного платного файла
Обучение Подробнее