物理/解析入門(3)関数列の項別の積分・微分、 級数・冪級数及び可微分関数のテイラー展開
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「 8.4 解析入門(3)関数列の項別の積分・微分、 級数・冪級数及び可微分関数のテイラー展開
序
関数列・関数族の項別積分と項別微分
関数列の各点収束
関数列の一様収束
関数の一様ノルム
定義(有界関数と一様ノルム)
集合A上で定義され、Rmの値をとる関数fを考える。
1)関数fが有界とは、
fの値域{f(a)|a∈A}(⊂Rm)がRmの有界集合であること。
すなわち、ある正数Mが存在し、‖f(a)‖<M(for∀a∈A)。(注参照)
2)有界関数fの一様ノルム‖f‖∞とは
‖f‖∞≜supa∈A‖f(a)‖
(注) m次元ベクトルのノルムとしては通常はユークリッドノルム(2乗ノルム)を用いるが、
p乗ノルム(p≥1)や無限大ノルムでも良い。
一般のノルムの定義とノルムの同等性を参照のこと。
定義(一様コーシー列)
定義
集合A上で定義されたRm値の関数の列 (fn)n∈Nが
この関数列が A上で定義されたRm値の関数f に一様収束するとは、
limn→∞‖f−fn‖∞=0定理n次元空間の部分集合A上で定義された\bf{R^m}値の連続関数の列が一様コーシー列をなすならば、連続関数に一様収束する。=== 項別積分定理 ====== 項別微分定理 ===== 級数と収束=====無限級数の収束性======= 条件収束と絶対収束======== 収束条件 ========= 正項級数の収束条件 =======整級数(幕級数) ===== 整級数と収束 ======= 項別微分定理 ======== 整級数の微分可能性 ======高階微分微分可能関数の整級数近似(テイラー展開)==微分可能な関数f(x)の導関数f'(x) (あるいは\frac{df(x)}{dx})が微分可能ならば、その導関数(f')'(x) (あるいは\frac{d^{2}f(x)}{dx^2})が考えられる。これをfの2階の導関数という。例えば、変数tの関数f(t)$ が時刻tの質点の位置とすると、
その導関数は速度、2階導関数は加速度を表すことを第2章の力学で学んだ。
さらに高階の微分が可能な関数を考え、その性質を考察しよう。
テイラー展開とテイラーの定理
テイラー展開、テイラー級数についての入門書は
より高度なテイラーの定理などは以下の記事を。但し証明はない。
そこでテイラーの定理について説明する。