CafeTech-ExchangePantip MarketChatPantownBlogGangTorakhongGameRoom


    Taylor's series เป็นแค่ "local" approximation ไม่ใช่ "global" approximation

    สวัสดีครับ ชาวหว้ากอ

    พอดีผมได้อ่านกระทู้ที่แตกประเด็นมาเลยต้องการที่จะอธิบายอะไรบางอย่างเพิ่มนิดหน่อย เกี่ยวกับ Taylor's series ครับ

    ดังที่หลายคนทราบว่า Taylor's series เป็น อนุกรมที่ใช้ประมาณค่าฟังก์ชัน(ที่มีคุณสมบัติเฉพาะบางอย่าง)ได้ แต่หลาย ๆ คนคงไม่ทราบว่า การประมาณค่าฟังก์ชันนั้น มีอยู่สองความหมายคือ
    1. local approximation
    2. global approximation

    ตามที่ชื่อบ่งบอก local approximation เป็นการประมาณฟังก์ชันด้วยอนุกรมที่ให้ค่าใกล้เคียงกับค่าของฟังก์ชันที่ต้องการประมาณรอบ ๆ จุดคงที่ (x0) จุดหนึ่ง แต่ global approximation เป็นการประมาณฟังก์ชันด้วยอนุกรมที่ให้ค่าใกล้เคียงกับฟังก์ชันที่ต้องการประมาณทุก ๆ จุด

    มีอยู่หลายคนที่มีความเชื่อ(ที่ไม่ถูกต้อง)ว่า...

    เนื่องจาก ฟังก์ชัน f ที่ continuously differentiable ได้ n ครั้ง สามารถประมาณด้วย Taylor's series n พจน์ได้

    และถ้าฟังก์ชัน f ยิ่ง differentiable ได้มากครั้งขึ้น Taylor's series ที่มีจำนวนพจน์มากขึ้น จะใกล้เคียงฟังก์ชัน f มากขึ้น

    ดังนั้น ถ้า f เป็น ฟังก์ชันที่ infinitely differentiable แล้ว ฟังก์ชัน f สามารถเขียนได้ในรูปของ อนุกรม"อนันต์"  Taylor's series ได้ นั่นคือ ถ้าทำ Taylor's series รอบจุด 0 จะได้

    f(x)=n=0 (1/n!) f(n)(0)xn

    ซึ่งความเชื่อนี้ไม่ถูกต้อง โดยที่ผมจะขอยกตัวอย่าง(ให้เป็นแบบฝึกหัดสำหรับผู้สนใจ)เพื่อที่จะแสดงว่า Taylor's series เป็นเพียงแค่ local approximation เท่านั้น ไม่ใช่ global approximation โดยพิจารณาฟังก์ชัน

    f(x)=exp(-1/x2) เมื่อ x0 และ f(0)=0

    (แบบฝึกหัด) ฟังก์ชัน f นี้ infinitely differentiable ที่ทุกจุด และ f(n)(0)=0 สำหรับทุกค่า n=1,2,3,...

    ดังนั้น Taylor's series n พจน์ = m=0n (1/m!) f(m)(0)xm = 0 นั่นคือ Taylor's series n พจน์ เป็น ฟังก์ชันค่าคงที่ศูนย์ (zero function) และถึงแม้จะเพิ่มจำนวนพจน์เป็นเท่าใดก็ตาม Taylor's series = 0 เสมอ และ จะได้ว่า n=0 (1/n!) f(n)(0)xn=0 เช่นเดียวกัน

    แต่ f ไม่ใช่ ฟังก์ชันค่าคงที่ศูนย์ (ลองวาดกราฟฟังก์ชันนี้ดู) ดังนั้น จะเห็นได้ว่า f Taylor's series ซึ่งแสดงว่า f ไม่สามารถประมาณด้วย Taylor's series ได้เลยไม่ว่าจะใช้จำนวนพจน์เท่าใดก็ตาม และดังนั้น Taylor's series จึงไม่เป็น global approximation

    แต่ Taylor's series (ซึ่งมีค่าเท่ากับ 0) มีค่าใกล้เคียงกับฟังก์ชัน f ที่ค่า x ใกล้ 0 ซึ่งแสดงว่า Taylor's series เป็น local approximation เท่านั้น

    หมายเหตุ

    ด้วยเหตุผลนี้ การประมาณค่าอินทิกรัลของฟังก์ชัน f โดยการประมาณ f ด้วย Taylor's series ก่อน แล้วค่อยแยกอินทิเกรตทีละพจน์นั้น ไม่สามารถทำได้ และ ไม่ถูกต้อง ผลที่คำนวณได้อาจจะมีค่าต่างกันลิบลับได้

    การที่ อินทิกรัลของฟังก์ชัน f จะมีค่าเท่ากับ วิธีแตกอนุกรมอนันต์ของ f ก่อนแล้วอินทิเกรต นั้น ฟังก์ชัน f จำเป็นจะต้องมีคุณสมบัติเพิ่มเติมบางอย่าง (ซึ่งจะไม่กล่าวในที่นี้ ผู้สนใจสามารถหาอ่านเพิ่มเติมได้ในหนังสือ mathematical analysis หรือ real analysis)

    จากคุณ : CS - [ 30 ธ.ค. 48 02:58:23 ]

 
 


ข้อความหรือรูปภาพที่ปรากฏในกระทู้ที่ท่านเห็นอยู่นี้ เกิดจากการตั้งกระทู้และถูกส่งขึ้นกระดานข่าวโดยอัตโนมัติจากบุคคลทั่วไป ซึ่ง PANTIP.COM มิได้มีส่วนร่วมรู้เห็น ตรวจสอบ หรือพิสูจน์ข้อเท็จจริงใดๆ ทั้งสิ้น หากท่านพบเห็นข้อความ หรือรูปภาพในกระทู้ที่ไม่เหมาะสม กรุณาแจ้งทีมงานทราบ เพื่อดำเนินการต่อไป