zoukankan      html  css  js  c++  java
  • 差商的性质

    1.置换不变性:若$(i_0,i_1,\cdots,i_k)$是$0,1,2,\cdots,k$的任一置换,则有

    \begin{equation}
    f[t_{i_0},t_{i_1},\cdots,t_{i_k}]=f[t_0,t_{1},\cdots,t_{k}]
    \end{equation}

    证明:我们使用数学归纳法证明.当$k=1$时,命题显然成立.设当$k\leq p$时,命题都成立,则$k=p+1$时,

    \begin{equation}\label{eq:2}
    f[t_{i_0},t_{i_1},\cdots,t_{i_{p+1}}]=\frac{f[t_{i_0},t_{i_1},\cdots
    t_{i_p}]-f[t_{i_1},t_{i_2},\cdots,t_{i_{p+1}}]}{t_{i_0}-t_{i_{p+1}}}
    \end{equation}

    如果置换发生在$t_{i_0},t_{i_1},\cdots,t_{i_p}$之间,或者是$t_{i_1},t_{i_2},\cdots,t_{i_{p+1}}$之间,将不会对\ref{eq:2}的值产生影响(根据归纳假设).如果置换发生在$t_{i_0}$和$t_{i_{p+1}}$之间,易得也不会对\ref{eq:2}的值产生影响.综上,可得当$k=p+1$时,命题也成立(为什么?).根据数学归纳法,命题成立.

    2.线性性: \begin{align*}
        f[x_0,x_1,\cdots,x_k]=\sum_{j=0}^k \frac{f(x_j)}{\prod_{i\neq
            j;0\leq i\leq k}(x_j-x_i)}
      \end{align*}

    证明:我们不准备使用严格的数学归纳法证明,而只是一直做下去,产生一种归纳的感觉.

    当$k=1$时,
    \begin{align*}
      f[x_0,x_1]=\frac{f(x_0)}{x_0-x_1}+\frac{f(x_1)}{x_1-x_0}
    \end{align*}


    当$k=2$时,
    \begin{align*}
      f[x_0,x_1,x_2]=\frac{f[x_0,x_1]-f[x_1,x_2]}{x_0-x_2}=\frac{\frac{f(x_0)-f(x_1)}{x_0-x_1}-\frac{f(x_1)-f(x_2)}{x_1-x_2}}{x_0-x_2}=\frac{f(x_0)}{(x_0-x_1)(x_0-x_2)}+\frac{f(x_1)}{(x_1-x_0)(x_1-x_2)}+\frac{f(x_2)}{(x_2-x_0)(x_2-x_1)}
    \end{align*}

    当$k=3$时,
    \begin{align*}
      f[x_0,x_1,x_2,x_3]&=\frac{f[x_0,x_1,x_2]-f[x_1,x_2,x_3]}{x_0-x_3}\\&=\frac{[\frac{f(x_0)}{(x_0-x_1)(x_0-x_2)}+\frac{f(x_1)}{(x_1-x_0)(x_1-x_2)}+\frac{f(x_2)}{(x_2-x_0)(x_2-x_1)}]-[\frac{f(x_1)}{(x_1-x_2)(x_1-x_3)}+\frac{f(x_2)}{(x_2-x_1)(x_2-x_3)}+\frac{f(x_3)}{(x_3-x_1)(x_3-x_2)}]}{x_0-x_3}\\&=\frac{f(x_0)}{(x_0-x_1)(x_0-x_2)(x_0-x_3)}+\frac{f(x_1)}{(x_1-x_0)(x_1-x_2)(x_1-x_3)}+\frac{f(x_2)}{(x_2-x_0)(x_2-x_1)(x_2-x_3)}+\frac{f(x_3)}{(x_3-x_0)(x_3-x_1)(x_3-x_2)}
    \end{align*}
    ……就这样一直下去,易知命题成立.

    3.若函数$f(t)$在$t_1$的邻域内具有直到$n$阶的连续导数,节点$t_1,t_2,\cdots,t_s$两两互异,则

    \begin{align*}
    f[t_1,\cdots,t_1\mbox{(n+1个
    )},t_2,\cdots,t_s]=\frac{1}{n!}\frac{\partial^n}{\partial(t_1^n)}f[t_1,t_2,\cdots,t_s]
    \end{align*}

    证明:这个命题过于普遍,我想仅仅通过不失一般性的特例来满足自己.不妨探索

    \begin{align*}
    f[t_1,t_2,t_3,t_4]
    \end{align*}

    在这条式子里,给$t_1$求一次导,会发生什么状况?也就是

    \begin{align*}
    \lim_{\varepsilon\neq 0;\varepsilon\to 0} \frac{f[t_1+\varepsilon,t_2,t_3,t_4]-f[t_1,t_2,t_3,t_4]}{(t_1+\varepsilon)-t_1}
    \end{align*}

    根据差商的定义,我们会发现,上式等于

    \begin{align*}
    f[t_1,t_1,t_2,t_3,t_4]
    \end{align*}
    现在给
    \begin{align*}
    f[t_1,t_2,t_3,t_4]
    \end{align*}

    中的$t_1$求两次导,即,给$f[t_1,t_1,t_2,t_3,t_4]$求一次导,

    \begin{align*}
    \lim_{\varepsilon\to 0;\varepsilon\neq
    0}\frac{f[t_1+\varepsilon,t_1+\varepsilon,t_2,t_3,t_4]-f[t_1,t_1,t_2,t_3,t_4]}{(t_1+\varepsilon)-t_1}~~~~~\mbox{
    【1】}
    \end{align*}
    毫无疑问,我们会使用中间人技巧来处理这种事情.将上面的式子变为

    \begin{align*}
    \lim_{\varepsilon\neq 0;\varepsilon\to 0} \frac{f[t_1+\varepsilon,t_1+\varepsilon,t_2,t_3,t_4]-f[t_1+\varepsilon,t_1,t_2,t_3,t_4]+f[t_1+\varepsilon,t_1,t_2,t_3,t_4]-f[t_1,t_1,t_2,t_3,t_4]}{t_1+\varepsilon-t_1}
    \end{align*}

    由于\begin{align*}
    \frac{f[t_1+\varepsilon,t_1+\varepsilon,t_2,t_3,t_4]-f[t_1+\varepsilon,t_2,t_3,t_4,t_1]}{(t_1+\varepsilon)-t_1}=f[t_1+\varepsilon,t_1+\varepsilon,t_2,t_3,t_4,t_1]
    \end{align*}

    \begin{align*}
    \frac{ f[t_1+\varepsilon,t_1,t_2,t_3,t_4]-f[t_1,t_2,t_3,t_4,t_1]}{(t_1+\varepsilon)-t_1}=f[t_1+\varepsilon,t_1,t_2,t_3,t_4,t_1]
    \end{align*}
    可见,【1】式可以变为
    \begin{align*}
    2f[t_1,t_1,t_1,t_2,t_3,t_4]
    \end{align*}


    如果我们给$f[t_1,t_2,t_3,t_4]$中的$t_1$求三次导,也就是给
    \begin{align*}
    2f[t_1,t_1,t_1,t_2,t_3,t_4]
    \end{align*}
    求一次导.易得会变为
    \begin{align*}
    6f[t_1,t_1,t_1,t_1,t_2,t_3,t_4]
    \end{align*}

    ……可见,命题是有理由成立的.

     
  • 相关阅读:
    学无止境,我爱python
    Flask目录
    Django目录
    前端目录
    python目录
    MySQL目录
    Oracle与Sql server的区别
    Git
    restful规范
    Django 解决跨域问题(写入到中间件中)
  • 原文地址:https://www.cnblogs.com/yeluqing/p/3827564.html
Copyright © 2011-2022 走看看