부정형

Indeterminate form

미적분학과 다른 수학적 분석 분야에서, 두 함수의 합, 차이, 곱, 몫 또는 거듭제곱의 한계를 취할 때, 이 두 함수의 해당 한계를 각각 단순히 더하거나, 빼거나, 곱하거나, 나누거나, 지수화하는 것이 종종 가능할 수 있습니다.그러나 이 두 한계의 합, 차이, 곱 또는 검정력이 무엇이어야 하는지 불분명한 경우가 있습니다.예를 들어, 다음 표현식이 무엇을 [1]평가해야 하는지 명확하지 않습니다.

이 일곱 가지 표현식은 불확정한 형태로 알려져 있습니다.더 구체적으로, 그러한 표현은 대수적 한계 정리를 순진하게 적용하여 두 함수의 해당 산술 연산의 한계를 평가함으로써 얻어지지만, 0으로 수렴한 후 다른 유한 값으로 수렴하거나 무한대로 발산하거나 그냥 발산하는 함수 쌍의 예가 있습니다.한계가 무엇인지 결정할 수 없는 것은 왜 이러한 형태가 불확실한 것으로 간주되는지를 설명합니다.무한으로 확인된 한계는 특정 값(무한)[1]을 갖는 것으로 확인되었기 때문에 불확실하지 않습니다.이 용어는 원래 19세기 중반에 코시의 학생인 모이니노에 의해 도입되었습니다.

비결정형의 가장 일반적인 예는 각각 0으로 수렴하는 두 함수의 몫입니다.이 불확실한 형식은 0 / 0 {{displaystyle 0/0}으로 표시됩니다. 예를 들어, x {\displaystyle x}가 0 {{\displaystyle x/x^{3}}에 가까워지면 비율 x / x {\displaystyle x/x} 및 x 2 / {\displaystyle x^{2}가 각각 }, 1 {\displaystyle 0}로 이동합니다.각 경우에 분자와 분모의 한계를 대입하면 결과 식은 0/ 0이며, 이는 불확실합니다.이러한 의미에서 0/ { 0(는) 분자와 분모에 넣을 함수를 적절히 선택하여 0{\ 0 {\ 1 또는 {\ 을 취할 수 있습니다.주어진 특정 값이 한계인 함수 쌍을 실제로 찾을 수 있습니다.더 놀라운 것은, 아마도, 두 함수의 계수가 단순히 무한대로 발산되는 것이 아니라 실제로 발산될 수 있다는 것입니다.예를 들어 x ( ) / {\ x을(를) 입력합니다.

따라서 x f g g)} 두 가 x({x})가 어떤 c({c})에 에 따라 00으로 한다는 사실은 한계를 결정하기에 충분하지 않습니다.

대수적 한계 정리를 적용하는 것 이외의 방법으로 발생하는 표현식은 동일한 형태의 부정형을 가질 수 있습니다.그러나 표현식이 한계를 결정하는 맥락을 벗어나면 표현식을 "불확정 형식"이라고 부르는 것은 적절하지 않습니다.예를 들어, f(x) = x / (x - 1 - 1 ) {\ displaystyle f(x) = x / (x - 1 - 1 ) {\ displaystyle f(x) x x / (x-1 - 1)} 방정식에서 x에 0을 대입함으로써 발생하는 0 / 0은 유한한 표현식이 아니기 때문에 불확실한 형식이 아니다.또 다른 예로는 0 0이라는 표현이 있습니다.이 표현식이 정의되지 않은 상태로 유지되는지, 또는 11하게 정의되는지 여부는 응용 분야에 따라 다르며 작성자마다 다를 수 있습니다.자세한 내용은 0에서 0의 거듭제곱 기사를 참조하십시오.0 {\ 0 무한대를 포함하는 다른 식은 불확실한 형식이 아닙니다.

몇 가지 예와 비예

형식 0/0 불확정

무한 0/0 {0/ 미적분학에서 특히 일반적인데, 한계의 관점에서 정의를 사용하여 미분을 평가할 때 종종 발생하기 때문입니다.

위에서 언급한 바와 같이,

x = \ _ 0}(그림 1 참조)

하는 동안에

x x = \ _ 0그림 참조).2)

이는 0/ 0(가) 불확실한 을 보여주기에 충분합니다.이 불확실한 형태의 다른 예는 다음을 포함합니다.

x sin ( ) = 0}{\}}=qquad}(그림 참조).3)

그리고.

x x - x - = \ _ 49}=그림 참조).4)

x x 접근하는 숫자를 이러한 식 중 하나로 직접 대입하면 이러한 예제가 불확실한 0 0에 해당하지만 이러한 한계는 많은 다른 값을 가정할 수 있습니다.이 불확정한 형식에 대해 원하는 a})은 다음과 같이 구할 수 있습니다.

그림 참조).5)

σ({ 얻을 수 있습니다(무한대로의 발산).

x = .\}}}=\.\}(그림 6 참조)

부정형0 0

한계는 식 0 {{ 0(가) 불확실한 형식임을 나타냅니다.

x + 0 = \^{0}=1}(그림 7 참조)
그림 참조).8)

따라서 일반적으로, x ( ) { \ _{cx)\; g ( { \ \ \g(x)\;0 평가하기에 충분하지 않습니다.

함수 f{displaystyle f}와 g{displaystyle g}가 c{displaystyle c}에서 분석적이고, f{displaystyle f}가 x{displaystyle x}에 대해 c{displaystyle c}에 충분히 근접(그러나 동일하지는 않다)면 f(x) g(x)^{g(x)}}의 한계는 1이 된다,아래 의 변환을 사용하여 한계를 평가합니다.

불확실한 형식이 아닌 식

일반적으로 1/ {{ 1이라는 표현은 불확실한 형식으로 간주되지 않습니다. f/ {{}의 한계가 존재하는 경우 항상 분산되므로 값에 대한 모호성이 없기 때문입니다.구체적으로 f f 1 1 하고 gg}가 0 0하는 f g{ g 다음과 같이 선택할 수 있습니다.

  1. / {\ f접근법 + {\+\
  2. / {\ f접근 방식 - {\
  3. 제한이 존재하지 않습니다.

각각의 경우 절대값 f / g {\displaystyle f/g }가 + ∞ \displaystyle + \infty에 접근하므로, f / g {\displaystyle f/g}는 확장된 실수의 의미에서 발산되어야 한다. (투영적으로 확장된 실수의 틀에서, 한계는 세 경우 모두에서 부호 없는 무한대이다.).마찬가지로, {\ a 0 + {\ a = +\및 a - {\ a =-\ )을 a/ {\a/ 표현식은 항상 다른 형식이 아닙니다.

{{ 0} 식은 불확실한 형식이 아닙니다.lim x → c f ( x ) g ( x ) \ lim _ {x\to c} f(x)^{g(x)}}을 고려하여 얻은 0 + ∞ {\displaystyle 0^{+\infty} 식은 f (x) {\displaystyle x}가 c에 접근할 때 음이 아닌 상태로 유지되는 경우 한계 0 {\displaystyle 0}을 제공한다.0- {\ 0 1/ 1 유사합니다.x{\ x가 c{\ c 한계는 +∞ {\+\표시됩니다.

그 이유를 알아보려면, L = lim x → c f ( x ) g, \displaystyle L = \lim _{x\to c}^{g(x)}, 여기서 lim x → c f (x) = 0, \displaystyle \lim _{x\to c}{f(x)}, lim x (x) = lymtystystyle \lim _{x\to c{g} → lim t{g} }의 양쪽을 lmtype} 로 로그 (x (x (x (x) { L ( × ln ⁡ )× - - ∞, \ \ x)}\times \infty \)},즉 L

비정형 양식 평가

형용사 부정형은 위의 많은 예들이 보여주듯이 한계가 존재하지 않는다는 것을 의미하지 않습니다.많은 경우, 대수적 제거, L'Hopital의 규칙 또는 다른 방법을 사용하여 한계를 평가할 수 있도록 식을 조작할 수 있습니다.

등가 무한소

α{\{\ \\\ 에서 0으로 수렴하는 경우, 이들을 동등한 무한소(equiv)라고 합니다.~ 표시).

또한 α β α\alphasimalpha}와ββ \beta인 경우:

다음은 간단한 증거입니다.

두 개의 동등한 ~ α\alpha ~ β가 있다고 가정합니다.

0 /0 {\을 평가하기 위해, 동등한 무한소에 대한 다음 사실을 사용할 수 있습니다(예 ~ x \\ x \x ).[4]

예:

2차 등식에서는 y = x ln ⁡ 2 + cos ⁡ 3 (\displaystyle y = x \displaystyle {2+\cos x \over 3})을 사용하고, y = cos x 1 (1 + y ) \displaystyle y \sim \display{(1 + y)}에서 y = cos x 1 (1 + cos x 1)을 사용한다, 1- ~ x { \2}}은 5번째 등식에서 사용됩니다.

리호피탈의 법칙

L'Hopital의 규칙은 0/ \ 0 / { \ 평가하는 일반적인 방법입니다. 이 규칙은 다음과 같이 명시합니다. (적절한 조건 하에서)

여기서 f'{{displaystyle f'}와 g'{{displaystyle g}는 f{displaystyle f}와 g{displaystyle g}의 도함수이다. (이 규칙은 식 ∞ / 0 {displaystyle \infty / 0}, 1 / 0 \displaystyle 1/0 등에는 적용되지 않는다.)이러한 파생물을 통해 대수적 단순화를 수행하고 최종적으로 한계를 평가할 수 있습니다.

L'Hopital의 규칙은 먼저 적절한 대수 변환을 사용하여 다른 불확실한 형태에도 적용될 수 있습니다.예를 들어, 0 형식을0 평가하려면:

오른쪽은 / {\ 형식이므로 L'Hopital의 규칙이 적용됩니다.자연 로그(ln)는 연속 함수이기 때문에 이 방정식은 유효합니다.f 와 g g}가 점근적으로양의 값인 얼마나 잘 는 중요하지 않습니다.(로그의 영역은 모든 양의 실수의 집합입니다.)

L'Hopital의 규칙은 0/ {\0 / {\ /\infty 에 적용되지만, 특정한 경우에는 이러한 형식 중 하나가 다른 형식보다 더 유용할 수 있습니다(그 이유는 대수적 단순화의 가능성 때문입니다).f/ f )/ (/) {\하여 이러한 형식을 변경할 수 있습니다.

불확정 양식 목록

다음 표에는 가장 일반적인 비정형 형식과 L'Hopital의 규칙을 적용하기 위한 변환이 나와 있습니다.

부정형 조건들 0 0으로 변환 / ∞{\으)
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/

참고 항목

레퍼런스

  1. ^ a b Weisstein, Eric W. "Indeterminate". mathworld.wolfram.com. Retrieved 2019-12-02.
  2. ^ Louis M. Rotando; Henry Korn (January 1977). "The indeterminate form 00". Mathematics Magazine. 50 (1): 41–42. doi:10.2307/2689754. JSTOR 2689754.
  3. ^ "Undefined vs Indeterminate in Mathematics". www.cut-the-knot.org. Retrieved 2019-12-02.
  4. ^ "Table of equivalent infinitesimals" (PDF). Vaxa Software.