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帕德近似

帕德近似(英語:Padé approximant)是法国数学家亨利·帕德发明的有理多项式近似法。帕德近似往往比截断的泰勒級數准确,而且当泰勒级数不收敛时,帕德近似往往仍可行,所以多用于在计算机数学中。

亨利·帕德

例如的泰勒级数

只有在时收敛,不如原函数广泛。

定义 编辑

给定自然数m和正整数n, 函数  的[m,n]阶帕德近似为

 

并且

 

对于给定的 函数 的[m,n]阶帕德近似是唯一的。

函数 的帕德近似记为

 

例子 编辑

正弦函數 编辑

 

 的6+6=12阶泰勒级数展开为

 
 的12阶泰勒级数全同:
 

指数函数 编辑

 
其泰勒级数为
 

与exp(x)本身的泰勒级数展开的前10阶完全等同:

 
又如
 
 


雅可比橢圓函數   编辑

 

第一類 5 階貝塞爾函數   编辑

 

误差函数 编辑

 

菲涅耳積分   编辑

 

Maple计算 编辑

Maple中

pade(f(x),x,[m,n]);

其中 m,n 分别表示 分子、分母的级数;

参考文献 编辑

  • Baker, G. A., Jr.; and Graves-Morris, P. Padé Approximants. Cambridge U.P., 1996
  • Baker, G. A., Jr. Padé approximant (页面存档备份,存于互联网档案馆), Scholarpedia (页面存档备份,存于互联网档案馆), 7(6):9756.
  • Brezinski, C.; and Redivo Zaglia, M. Extrapolation Methods.= Theory and Practice. North-Holland, 1991
  • Press, WH; Teukolsky, SA; Vetterling, WT; Flannery, BP, Section 5.12 Padé Approximants, Numerical Recipes: The Art of Scientific Computing 3rd, New York: Cambridge University Press, 2007 [2015-02-24], ISBN 978-0-521-88068-8, (原始内容于2016-03-03) 
  • Frobenius, G.; Ueber Relationen zwischem den Näherungsbrüchen von Potenzreihen, [Journal für die reine und angewandte Mathematik (Crelle's Journal)]. Volume 1881, Issue 90, Pages 1–17
  • Gragg, W.B.; The Pade Table and Its Relation to Certain Algorithms of Numerical Analysis [SIAM Review], Vol. 14, No. 1, 1972, pp. 1–62.
  • Padé, H.; Sur la répresentation approchée d'une fonction par des fractions rationelles, Thesis, [Ann. \'Ecole Nor. (3), 9, 1892, pp. 1–93 supplement.
  • Wynn, P., Upon systems of recursions which obtain among the quotients of the Padé table, Numerische Mathematik, 1966, 8 (3): 264–269, doi:10.1007/BF02162562 

帕德近似, 英語, padé, approximant, 是法国数学家亨利, 帕德发明的有理多项式近似法, 往往比截断的泰勒級數准确, 而且当泰勒级数不收敛时, 往往仍可行, 所以多用于在计算机数学中, 亨利, 帕德例如1, displaystyle, frac, 的泰勒级数1, displaystyle, cdots, 只有在, displaystyle, 时收敛, 不如原函数广泛, 目录, 定义, 例子, 正弦函數, 指数函数, 雅可比橢圓函數, uniq, postmath, 00000015, qinu, . 帕德近似 英語 Pade approximant 是法国数学家亨利 帕德发明的有理多项式近似法 帕德近似往往比截断的泰勒級數准确 而且当泰勒级数不收敛时 帕德近似往往仍可行 所以多用于在计算机数学中 亨利 帕德例如1 1 x displaystyle frac 1 1 x 的泰勒级数1 x x 2 x 3 displaystyle 1 x x 2 x 3 cdots 只有在 1 lt x lt 1 displaystyle 1 lt x lt 1 时收敛 不如原函数广泛 目录 1 定义 2 例子 2 1 正弦函數 2 2 指数函数 2 3 雅可比橢圓函數 UNIQ postMath 00000015 QINU 2 4 第一類 5 階貝塞爾函數 UNIQ postMath 00000017 QINU 2 5 误差函数 2 6 菲涅耳積分 UNIQ postMath 0000001A QINU 3 Maple计算 4 参考文献定义 编辑给定自然数m和正整数n 函数 f x displaystyle f x nbsp 的 m n 阶帕德近似为R x j 0 m a j x j 1 k 1 n b k x k a 0 a 1 x a 2 x 2 a m x m 1 b 1 x b 2 x 2 b n x n displaystyle R x frac sum j 0 m a j x j 1 sum k 1 n b k x k frac a 0 a 1 x a 2 x 2 cdots a m x m 1 b 1 x b 2 x 2 cdots b n x n nbsp 并且f 0 R 0 f 0 R 0 f 0 R 0 f m n 0 R m n 0 displaystyle begin array rcl f 0 amp amp R 0 f 0 amp amp R 0 f 0 amp amp R 0 amp vdots amp f m n 0 amp amp R m n 0 end array nbsp 对于给定的m n displaystyle m n nbsp 函数f x displaystyle f x nbsp 的 m n 阶帕德近似是唯一的 函数f x displaystyle f x nbsp 的帕德近似记为 m n f x displaystyle m n f x nbsp 例子 编辑正弦函數 编辑 6 6 sin x 12671 4363920 x 5 2363 18183 x 3 x 1 445 12122 x 2 601 872784 x 4 121 16662240 x 6 displaystyle 6 6 sin x frac 12671 4363920 x 5 2363 18183 x 3 x 1 445 12122 x 2 601 872784 x 4 121 16662240 x 6 nbsp 6 6 sin x displaystyle 6 6 sin x nbsp 的6 6 12阶泰勒级数展开为x 1 6 x 3 1 120 x 5 1 5040 x 7 1 362880 x 9 1 39916800 x 11 O x 13 displaystyle x 1 6 x 3 1 120 x 5 1 5040 x 7 1 362880 x 9 1 39916800 x 11 O x 13 nbsp 和sin x displaystyle sin x nbsp 的12阶泰勒级数全同 sin x x 1 6 x 3 1 120 x 5 1 5040 x 7 1 362880 x 9 1 39916800 x 11 O x 13 displaystyle sin x approx x 1 6 x 3 1 120 x 5 1 5040 x 7 1 362880 x 9 1 39916800 x 11 O x 13 nbsp 指数函数 编辑 5 5 e x p x 1 1 9 x 2 1 2 x 1 72 x 3 1 1008 x 4 1 30240 x 5 1 1 9 x 2 1 2 x 1 72 x 3 1 1008 x 4 1 30240 x 5 displaystyle 5 5 exp x frac 1 1 9 x 2 1 2 x 1 72 x 3 1 1008 x 4 1 30240 x 5 1 1 9 x 2 1 2 x 1 72 x 3 1 1008 x 4 1 30240 x 5 nbsp 其泰勒级数为 1 x 1 2 x 2 1 6 x 3 1 24 x 4 1 120 x 5 1 720 x 6 1 5040 x 7 1 40320 x 8 1 362880 x 9 1 3628800 x 10 23 914457600 x 11 O x 12 displaystyle 1 x 1 2 x 2 1 6 x 3 1 24 x 4 1 120 x 5 1 720 x 6 1 5040 x 7 1 40320 x 8 1 362880 x 9 1 3628800 x 10 23 914457600 x 11 O x 12 nbsp 与exp x 本身的泰勒级数展开的前10阶完全等同 1 x 1 2 x 2 1 6 x 3 1 24 x 4 1 120 x 5 1 720 x 6 1 5040 x 7 1 40320 x 8 1 362880 x 9 1 3628800 x 10 1 39916800 x 11 O x 12 displaystyle 1 x 1 2 x 2 1 6 x 3 1 24 x 4 1 120 x 5 1 720 x 6 1 5040 x 7 1 40320 x 8 1 362880 x 9 1 3628800 x 10 1 39916800 x 11 O x 12 nbsp 又如f 1 cos 2 x 2 1 arctan 3 x displaystyle f frac 1 cos 2 x 2 1 arctan 3 x nbsp 3 3 f x 64 75 x 3 4 x 2 1 241 75 x 148 75 x 2 1061 225 x 3 displaystyle 3 3 f x frac 64 75 x 3 4 x 2 1 241 75 x 148 75 x 2 1061 225 x 3 nbsp 雅可比橢圓函數 sn x 3 displaystyle operatorname sn x 3 nbsp 编辑 9853969 39583665 z 5 1493060 2638911 z 3 z 1 968375 879637 z 2 1167506 7916733 z 4 867043 2159109 z 6 displaystyle frac 9853969 39583665 z 5 1493060 2638911 z 3 z 1 968375 879637 z 2 1167506 7916733 z 4 867043 2159109 z 6 nbsp 第一類 5 階貝塞爾函數 J 5 x displaystyle J 5 x nbsp 编辑 107 28416000 x 7 1 3840 x 5 1 151 5550 x 2 1453 3729600 x 4 1339 358041600 x 6 2767 120301977600 x 8 displaystyle frac 107 28416000 x 7 1 3840 x 5 1 151 5550 x 2 1453 3729600 x 4 1339 358041600 x 6 2767 120301977600 x 8 nbsp 误差函数 编辑 2 15 49140 x 3570 x 3 739 x 5 165 p x 4 1330 p x 2 3276 p displaystyle frac 2 15 49140 x 3570 x 3 739 x 5 165 sqrt pi x 4 1330 sqrt pi x 2 3276 sqrt pi nbsp 菲涅耳積分 C x displaystyle C x nbsp 编辑 1 135 990791 x 9 p 4 147189744 x 5 p 2 8714684160 x 1749 p 4 x 8 523536 p 2 x 4 64553216 displaystyle frac 1 135 990791 x 9 pi 4 147189744 x 5 pi 2 8714684160 x 1749 pi 4 x 8 523536 pi 2 x 4 64553216 nbsp Maple计算 编辑Maple中pade f x x m n 其中 m n 分别表示 分子 分母的级数 参考文献 编辑Baker G A Jr and Graves Morris P Pade Approximants Cambridge U P 1996 Baker G A Jr Pade approximant 页面存档备份 存于互联网档案馆 Scholarpedia 页面存档备份 存于互联网档案馆 7 6 9756 Brezinski C and Redivo Zaglia M Extrapolation Methods Theory and Practice North Holland 1991 Press WH Teukolsky SA Vetterling WT Flannery BP Section 5 12 Pade Approximants Numerical Recipes The Art of Scientific Computing 3rd New York Cambridge University Press 2007 2015 02 24 ISBN 978 0 521 88068 8 原始内容存档于2016 03 03 Frobenius G Ueber Relationen zwischem den Naherungsbruchen von Potenzreihen Journal fur die reine und angewandte Mathematik Crelle s Journal Volume 1881 Issue 90 Pages 1 17 Gragg W B The Pade Table and Its Relation to Certain Algorithms of Numerical Analysis SIAM Review Vol 14 No 1 1972 pp 1 62 Pade H Sur la representation approchee d une fonction par des fractions rationelles Thesis Ann Ecole Nor 3 9 1892 pp 1 93 supplement Wynn P Upon systems of recursions which obtain among the quotients of the Pade table Numerische Mathematik 1966 8 3 264 269 doi 10 1007 BF02162562 取自 https zh wikipedia org w index php title 帕德近似 amp oldid 74532917, 维基百科,wiki,书籍,书籍,图书馆,

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