Matematické Fórum

Nevíte-li si rady s jakýmkoliv matematickým problémem, toto místo je pro vás jako dělané.

Nástěnka
22. 8. 2021 (L) Přecházíme zpět na doménu forum.matweb.cz!
04.11.2016 (Jel.) Čtete, prosím, před vložení dotazu, děkuji!
23.10.2013 (Jel.) Zkuste před zadáním dotazu použít některý z online-nástrojů, konzultovat použití můžete v sekci CAS.

Nejste přihlášen(a). Přihlásit

#1 10. 06. 2024 12:49

MichalAld
Moderátor
Příspěvky: 5043
Reputace:   126 
 

Proč roste tato mocninná řada rychleji než...

Když byste mi to někdo dokázal zdůvodnit, budu docela rád. Samotnému mi to úplně jasné není. Máme mocninnou řadu, jejíž koeficienty jsou definovány vztahem

[mathjax]\huge a_{k+2} = \frac{2k+1-\lambda}{(k+1)(k+2)}a_k[/mathjax]

Koeficient [mathjax]\lambda[/mathjax] si můžeme zvolit, a předpokládejme že to není celé liché číslo, aby ten čitatel vyšel nulový. Koeficienty a0 a a1 si také můžeme zvolit libovolně. No a tato řada by měla růst rychleji nežli funkce

[mathjax]\huge y = e^{\frac{x^2}{2}}[/mathjax]

tedy že pro funkci f(x) definovanou tou mocninnou řadou platí, že

[mathjax]\huge \lim_{x\to \infty} f(x) \cdot e^{\frac{-x^2}{2}} = \pm \infty[/mathjax]

Offline

 

#2 10. 06. 2024 12:56

MichalAld
Moderátor
Příspěvky: 5043
Reputace:   126 
 

Re: Proč roste tato mocninná řada rychleji než...

Předpokládám, že pro velká k můžeme vliv [mathjax]\lambda[/mathjax] zanedbat, ale stejně mi to úplně jasné není. Úplně teda nevím ani to, jak vypadá řada pro funkci [mathjax]e^{\frac{x^2}{2}}[/mathjax]. Taky mě mate, že rekurzivní vztah nám dává dvě řady koeficientů, ty liché a ty sudé, a obě řady na sobě vůbec nezávisí. Předpokládám, že jedna z nich může být kladná a druhá záporná, a stejně by mělo platit že řada roste rychleji než [mathjax]e^{\frac{x^2}{2}}[/mathjax].

Nejspíš to lze někde i najít, protože to souvisí s řešením kvantového harmonického 1D oscilátoru, ale já to zatím nikde nenašel. Nejlepší zmínku na kterou jsem narazil je, že poměr dvou po sobě jdoucích koeficientů je větší než u funkce [mathjax]e^{\frac{x^2}{2}}[/mathjax].

Offline

 

#3 10. 06. 2024 14:33

check_drummer
Příspěvky: 4891
Reputace:   105 
 

Re: Proč roste tato mocninná řada rychleji než...

↑ MichalAld:
Ahoj, můžeme a0,a1 volit nulové nebo záporné?


"Máte úhel beta." "No to nemám."

Offline

 

#4 10. 06. 2024 14:38

check_drummer
Příspěvky: 4891
Reputace:   105 
 

Re: Proč roste tato mocninná řada rychleji než...

↑ MichalAld:
Nestačí vydělit odpovídajcíí si koeficienty obou řad a spočítat limitu toho podílu?


"Máte úhel beta." "No to nemám."

Offline

 

#5 10. 06. 2024 15:31

MichalAld
Moderátor
Příspěvky: 5043
Reputace:   126 
 

Re: Proč roste tato mocninná řada rychleji než...

Když zvolíme nulové oba, tak je nulová i celá řada. Takže tohle né. Jeden nulový být může. Tím by se mohlo začít

Offline

 

#6 10. 06. 2024 15:32

MichalAld
Moderátor
Příspěvky: 5043
Reputace:   126 
 

Re: Proč roste tato mocninná řada rychleji než...

Nevím o ničem, co by bránilo, aby byly koeficienty záporné

Offline

 

#7 11. 06. 2024 19:08

MichalAld
Moderátor
Příspěvky: 5043
Reputace:   126 
 

Re: Proč roste tato mocninná řada rychleji než...

Po nějakém hledání jsem našel pár nápadů, které možná k důkazu stačí.

Každý ví, že funkci [mathjax]e^x[/mathjax] lze napsat jako řadu

[mathjax]\large e^x = \sum_{n=0}^{\infty} \frac{x^n}{n!}[/mathjax]

no a pro řadu [mathjax]e^{x^2}[/mathjax] by mělo platit, že

[mathjax]\large e^{x^2} = \frac{x^0}{0!} + \frac{x^2}{1!} + \frac{x^4}{2!} + \frac{x^6}{3!} =  \sum_{n=0}^{\infty} \frac{x^{2n}}{n!}[/mathjax]


Podíl dvou po sobě jdoucích členů je

[mathjax]\large \frac{\frac{1}{ (n+1)! }}{\frac{1}{ n! }}=\frac{n!}{(n+1)n!}=\frac{1}{n+1}[/mathjax]

a pro velká n prostě 1/n

No a naše mocninná řada je tvořena dvěma řadami, a každá z nich je definována vztahem

[mathjax]\large a_{k+2} = \frac{2k+1-\lambda}{(k+1)(k+2)}a_k = \frac{2k+1-\lambda}{k^2 + 3k + 2}a_k[/mathjax]

pro velká k tedy jako 2/k

Což by tedy mělo znamenat, že naše řada roste rychleji než [mathjax]e^{x^2}[/mathjax]. Nebo aspoň stejně, to by stačilo. Pokud tedy má ty sudé mocniny.

Když ale bude obsahovat jen ty liché, tak už si tím tak jistý nejsem, jestli to z toho plyne.

Když bude obsahovat obojí - tak ty liché mocniny budou vždycky pro x < 0 s opačným znaménkem než pro x > 0, takže i když to na jednom konci bude třeba konvergovat k nule, na druhém to bude utíkat k nekonečnu ještě více.

Akorát by mě zajímalo, jak to je, když naše řada bude obsahovat jen ty liché mocniny, jestli také poroste rychleji než [mathjax]e^{x^2}[/mathjax]. Možná by se mohlo vytknout x, a pak by zůstala řada sudých mocnin, takže by to ve finále rostlo rychleji než [mathjax]xe^{x^2}[/mathjax]. Ale na to se musím ještě podívat.

Offline

 

Zápatí

Powered by PunBB
© Copyright 2002–2005 Rickard Andersson