指數及對數函數之進一步討論

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        我們先看指數及對數函數的泰勒展式。

        首先由

兩側對 積分,由 0 ,得

其中第 次泰勒多項式

餘項

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定理. ,則

,則 同號,且

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        下述定理對計算對數的值幫助很大。

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定理. ,則

其中

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例 1.試求 之近似值。    
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例 2.試求 之近似值。    
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        若利用 記號,由以上的結果可得

。              

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例 3.試證

。    

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        底下我們來看比 ,更一般的結果。 

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定理. 設有數列 ,滿足 , 且 。則

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        利用此定理,立即可得

又仿上述定理,亦可得一關於連續變數的結果。

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系理. ,且 ,其中 。則

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例 4.假設以打字機打字,且設每個字會打錯的機率為 。以 表打個字後總共錯的字數,則為何?    
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        對數函數及指數之漸增或漸減,有許多有趣的性質,底下為一例。

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例 5.

試證 為一增函數。     
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       在『對數』中,我們曾提過對數函數成長緩慢。相反地,指數函數成長極快速。下述定理顯示,對數函數成長速度較任意正的乘冪皆慢,而指數函數之成長快過任意之乘冪。

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定理. 。則

   

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        利用記號,上定理可表示為

     

不論 多大及 多小,只要二者皆為正,則 趨近至 的速度慢過 ,而 趨近至的速度又慢過

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例 6. 。      

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        在『極限之不定形』我們曾提過尚有一些不定形之極限未處裡,即 的形式,這些經適當地轉換後,皆可化為 的不定形。有關對數或指數的不定形,也常可藉助前定理來處理。

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例 7.試證 。      

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例 8. 。      

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進一步閱讀資料:黃文璋(2002).  指數及對數函數之進一步討論。微積分講義第五章,國立高雄大學應用數學系。