帕德逼近

帕德逼近

一種特殊的有理函式逼近,也是非線性近似的一種方法,是以法國數學家H.帕德的名字命名。

簡介

帕德是法國數學家亨利·帕德發明的有理多項式近似法。帕德近似往往比截斷的泰勒級數準確,而且當泰勒級數不收斂時,帕德近似往往仍可行,所以多用於在計算機數學中。

例如, 1/(1-x) 的泰勒級數

帕德逼近 帕德逼近

只當 -1<x<1 時收斂,不如原函式廣泛。

定義

帕德逼近 帕德逼近

給定兩個正整數m、n, 函式 階帕德近似為

帕德逼近 帕德逼近

並且

帕德逼近 帕德逼近
帕德逼近 帕德逼近
帕德逼近 帕德逼近
帕德逼近 帕德逼近

對於給定的 函式 的 階帕德近似是唯一的 。

帕德逼近 帕德逼近

函式 的帕德近似記為

帕德逼近 帕德逼近

它不僅與逼近論中其他許多方法有著密切的關係,而且在實際問題特別是許多物理問題中有著廣泛的套用。設是在原點某鄰域內收斂的、具有復係數的馬克勞林級數。欲確定一個有理函式,式中,使得前次方的係數為0,即使得此處約定qk=0(k>n)。雖然所求得的Pm(z)和Qn(z)不惟一,但是比式卻總是惟一的。有理函式稱為F(z)的(m,n)級帕德逼近,記為[m/n]。由[m/n]所形成的陣列稱為帕德表。

例子

正弦函式

帕德逼近 帕德逼近
帕德逼近 帕德逼近

的6+6=12階泰勒級數展開為

帕德逼近 帕德逼近
帕德逼近 帕德逼近

和 的12階泰勒級數全同:

帕德逼近 帕德逼近

指數函式

帕德逼近 帕德逼近

其泰勒級數為

帕德逼近 帕德逼近

與exp(x)本身的泰勒級數展開的前10階完全等同:

帕德逼近 帕德逼近

•又如

帕德逼近 帕德逼近
帕德逼近 帕德逼近

雅可比橢圓函式

帕德逼近 帕德逼近

第一類 5 階貝塞爾函式

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誤差函式

帕德逼近 帕德逼近

菲涅耳積分

帕德逼近 帕德逼近

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