Google 翻译生成的粗略草稿,质量较低。术语依照术语表,但句子可能有误;之后会由仔细的译文取代。
§ 2。渐近展开
1. 比较范围
令 E 为集合,由具有基 F \mathfrak{F} F 的过滤器过滤,K 为非离散值域(最常见的是 K = R K = \mathbf{R} K = R 或 K = C K = \mathbf{C} K = C )。 H ( F , K ) \mathscr{H}(\mathfrak{F}, K) H ( F , K ) 中函数的集合不等于0模R ∞ R_\infty R ∞ (即,F \mathfrak{F} F 中的每个集合中至少有一个点,其中函数不消失),关系“ f ≪ g f \ll g f ≪ g 或f = g f = g f = g ”是序关系。
有人说,函数不等于0模R ∞ R_\infty R ∞ 形成的H ( F , K ) \mathscr{H}(\mathfrak{F}, K) H ( F , K ) 的子集E \mathscr{E} E 是当E \mathscr{E} E 由关系“f ≪ g f \ll g f ≪ g 或f = g f = g f = g ”全序时的比较尺度。
在其他字中,如果E \mathscr{E} E 中f f f 和g g g 是函数,则关系、f ≪ g f \ll g f ≪ g 、g ≪ f g \ll f g ≪ f 、f = g f = g f = g 中的一个(且只有一个)始终成立。因此,在 E \mathscr{E} E 关系 f ≍ g f \asymp g f ≍ g (和 更不必说 ∣ f ∣ ∼ a ∣ g ∣ |f| \sim a\,|g| ∣ f ∣ ∼ a ∣ g ∣ ,其中 a a a 是数 > 0 > 0 > 0 )*意味着* f = g f = g f = g 。
比较量表的每个子集显然也是比较量表。
对于x x x 真实且趋于函数x α x^\alpha x α (α \alpha α 任意实数)的+ ∞ +\infty + ∞ 集合是一个比较尺度。当 F \mathfrak{F} F 是左端点为 a a a 的开区间的集合时,函数 ( x − a ) α (x-a)^\alpha ( x − a ) α 也是如此。
对于 z z z 趋向于函数 z n z^n z n ∞ \infty ∞ 集合的复数(n n n 一个有理整数)是一个比较尺度;当F \mathfrak{F} F 是该点的邻域的过滤器的点a ∈ C a \in \mathbf{C} a ∈ C 的补集时,函数( z − a ) n (z-a)^n ( z − a ) n 也是如此。
被以下引用 1 被以下引用 例 5
设 F 为空间; 函数∥ x − a ∥ α \|x-\mathbf{a}\|^\alpha ∥ x − a ∥ α (α \alpha α 任意实数)族是当F \mathfrak{F} F 是该点的邻域滤波器的a \mathbf{a} a 补线上的迹时的比较尺度。 注,如果p p p 和q q q 是F上两个不同的范数,则两个比较量表( p ( x − a ) ) α (p(x-\mathbf{a}))^\alpha ( p ( x − a ) ) α 和( q ( x − a ) ) α (q(x-\mathbf{a}))^\alpha ( q ( x − a ) ) α 中的并通常不是比较量表。
对于x x x 实数趋于+ ∞ +\infty + ∞ ,形式exp ( p ( x ) ) \exp(p(x)) exp ( p ( x )) 的函数的族E \mathscr{E} E ,其中p p p 贯穿没有常数项*的*多项式的集合(具有实数系数),是一个比较尺度:它足以注,两个函数在E \mathscr{E} E 中的商又在E \mathscr{E} E 中,并且如果p ≠ 0 p \neq 0 p = 0 ,函数exp ( p ( x ) ) \exp(p(x)) exp ( p ( x )) 必须趋向于0或+ ∞ +\infty + ∞ ;事实上,p ( x ) ∼ α x n p(x) \sim \alpha x^n p ( x ) ∼ α x n ,其中n > 0 n > 0 n > 0 和α ≠ 0 \alpha \neq 0 α = 0 ;如果α > 0 \alpha > 0 α > 0 则p ( x ) > 1 2 α x n p(x) > \frac{1}{2} \alpha x^n p ( x ) > 2 1 α x n 对于x x x 足够大;如果α < 0 \alpha < 0 α < 0 则p ( x ) < 1 2 α x n p(x) < \frac{1}{2} \alpha x^n p ( x ) < 2 1 α x n 对于x x x 足够大;在第一种情况下,exp ( p ( x ) ) \exp(p(x)) exp ( p ( x )) 趋于+ ∞ +\infty + ∞ ,在第二种情况下趋于0。
对于形式x α ( log x ) β x^\alpha (\log x)^\beta x α ( log x ) β 的函数的x x x 实数趋于+ ∞ +\infty + ∞ 集合E \mathscr{E} E (为x > 1 x > 1 x > 1 定义),其中α \alpha α 和β \beta β 是任意的实数,是比较量表。事实上,这里两个函数在E \mathscr{E} E 中的商又是函数在E \mathscr{E} E 中;足以证明,如果α \alpha α 和β \beta β 不都是零,则x α ( log x ) β x^\alpha (\log x)^\beta x α ( log x ) β 趋于0或+ ∞ +\infty + ∞ ;如果α = 0 , β ≠ 0 \alpha = 0, \beta \neq 0 α = 0 , β = 0 ,这很清楚;如果 α > 0 \alpha > 0 α > 0 一个有 ( log x ) − β ≪ x α (\log x)^{-\beta} \ll x^\alpha ( log x ) − β ≪ x α ,并且如果 α < 0 \alpha < 0 α < 0 一个有 ( log x ) β ≪ x − α (\log x)^\beta \ll x^{-\alpha} ( log x ) β ≪ x − α ,对于任何 β \beta β 、从而命题。
注最后一个比较尺度是全序集(对于关系“f ≪ \ll ≪ g”或f = g f = g f = g “),其阶结构同构于R 2 \mathbf{R}^2 R 2 上的*字典顺序*阶 (*集合理论*,III,p. 157);回想一下,在此结构关系( α , β ) < ( γ , δ ) (\alpha, \beta) < (\gamma, \delta) ( α , β ) < ( γ , δ ) 表示“α < γ \alpha < \gamma α < γ ,或α = γ \alpha = \gamma α = γ 和β < δ \beta < \delta β < δ ”)。
类似地,由函数 exp ( p ( x ) ) \exp(p(x)) exp ( p ( x )) 形成的标度,其中 p p p 穿过没有常数项的多项式的集合 P 0 P_0 P 0 ,阶结构同构于阶结构 P 0 P_0 P 0 ,其中关系p < q p < q p < q 意味着多项式q − p q - p q − p 的主导项有一个系数> 0 > 0 > 0 (*cf.Alg.*,VI.19,*例2*)。
令φ \varphi φ 为从集合F到E的映射,使得φ − 1 ( F ) \varphi^{-1}(\mathfrak{F}) φ − 1 ( F ) 是F上的过滤器基。如果E \mathscr{E} E 是E上的比较尺度(对于过滤器基F \mathfrak{F} F )则函数f ∘ φ f \circ \varphi f ∘ φ ,如f f f 贯穿E \mathscr{E} E 、形式 F 上的比较尺度(对于过滤器基 φ − 1 ( F ) \varphi^{-1}(\mathfrak{F}) φ − 1 ( F ) )。
引用了 1 引用了 例 2
2. 主部分和渐近展开
令E \mathscr{E} E 为非离散值域 K中由函数与值形成的比较尺度。令V为K上的标准化空间,令f \mathbf{f} f 为H ( F , V ) \mathscr{H}(\mathfrak{F}, V) H ( F , V ) 中的函数;如果V中有函数g ∈ E g \in \mathscr{E} g ∈ E 和元素a ≠ 0 \mathbf{a} \neq 0 a = 0 使得f ∼ a g \mathbf{f} \sim \mathbf{a}g f ∼ a g ,则可以说a g \mathbf{a}g a g 是f \mathbf{f} f 相对于规模E \mathscr{E} E 的*主部分*。从定义。 V、p. 10、f \mathbf{f} f 中的 1 个相对于 E \mathscr{E} E 只能有一个主体部分,因为如果g 1 , g 2 g_1,\ g_2 g 1 , g 2 是E \mathscr{E} E 中的两个函数,并且a 1 , a 2 \mathbf{a}_1,\ \mathbf{a}_2 a 1 , a 2 是两个≠ 0 \neq 0 = 0 V的元素,则关系a 1 g 1 ∼ a 2 g 2 \mathbf{a}_1 g_1 \sim \mathbf{a}_2 g_2 a 1 g 1 ∼ a 2 g 2 蕴含∣ g 1 ∣ ≍ ∣ g 2 ∣ |g_1| \asymp |g_2| ∣ g 1 ∣ ≍ ∣ g 2 ∣ ,因而g 1 = g 2 g_1 = g_2 g 1 = g 2 ,从而( a 2 − a 1 ) g 1 ≪ g 1 (\mathbf{a}_2 - \mathbf{a}_1)g_1 \ll g_1 ( a 2 − a 1 ) g 1 ≪ g 1 ,并且由于g 1 g_1 g 1 与零在任何集合上不相同E \mathscr{E} E 这意味着a 2 = a 1 \mathbf{a}_2 = \mathbf{a}_1 a 2 = a 1 。
如果f \mathbf{f} f 相对于比较尺度E \mathscr{E} E 具有主体部分,则相对于每个比较尺度E ′ ⊃ E \mathscr{E}' \supset \mathscr{E} E ′ ⊃ E ,它具有*相同的主体部分。
对于趋向于 + ∞ +\infty + ∞ (或∞ \infty ∞ )的x x x 实数(或复数),每个系数为V的多项式a 0 x n + a 1 x n − 1 + … + a n a_0 x^n + a_1 x^{n-1} + \ldots + a_n a 0 x n + a 1 x n − 1 + … + a n ,使得a 0 ≠ 0 a_0 \neq 0 a 0 = 0 ,相对于标度x n x^n x n ,具有主部分a 0 x n a_0 x^n a 0 x n (或任何规模包含x n x^n x n )。由此可见,每个有实数或复数系数的有理分数 a 0 x n + ⋯ + a m b 0 x n + ⋯ + b n \frac{a_0 x^n + \cdots + a_m}{b_0 x^n + \cdots + b_n} b 0 x n + ⋯ + b n a 0 x n + ⋯ + a m 使得 a 0 b 0 ≠ 0 a_0 b_0 \neq 0 a 0 b 0 = 0 对于相同的尺度具有主部分 a 0 b 0 x n \frac{a_0}{b_0} x^n b 0 a 0 x n 。
函数可以与某个等级的所有函数相比较,但不承认该等级的主要部分。对于例,对于趋向于+ ∞ +\infty + ∞ 的x x x 实数,x \sqrt{x} x 相对于标度x n x^n x n 没有本金部分,其中n n n 是有理数整数; log x \log x log x 相对于x α x^\alpha x α 的规模没有本金部分(α \alpha α 任意实数); exp ( log x ) \exp(\sqrt{\log x}) exp ( log x ) 和 x ′ = e x log x x' = e^{x \log x} x ′ = e x l o g x 相对于 x α ( log x ) β x^\alpha (\log x)^\beta x α ( log x ) β 的标度没有主部分,也相对于 exp ( p ( x ) ) \exp(p(x)) exp ( p ( x )) 的标度(p p p 没有常数项的多项式)。
本金部分的概念承认广泛的推广。假设函数f ∈ H ( F , V ) f \in \mathscr{H}(\mathfrak{F}, V) f ∈ H ( F , V ) 相对于尺度E \mathscr{E} E 有一个主体部分a 1 g 1 a_1 g_1 a 1 g 1 ; 关系 f ∼ a 1 g 1 f \sim a_1 g_1 f ∼ a 1 g 1 相当于f − a 1 g 1 ≪ g 1 f - a_1 g_1 \ll g_1 f − a 1 g 1 ≪ g 1 (V,p. 216,def. 4);为了更仔细地研究函数f f f ,我们会考虑函数f − a 1 g 1 f - a_1 g_1 f − a 1 g 1 。如果这个函数相对于E \mathscr{E} E 有一个本金部分a 2 g 2 a_2 g_2 a 2 g 2 ,则必须有g 2 ≪ g 1 g_2 \ll g_1 g 2 ≪ g 1 和f − a 1 g 1 − a 2 g 2 ≪ g 2 f - a_1 g_1 - a_2 g_2 \ll g_2 f − a 1 g 1 − a 2 g 2 ≪ g 2 。
更一般地,假设标度E \mathscr{E} E 以参数方式写成形式( g α ) (g_\alpha) ( g α ) ,其中α \alpha α 贯穿指标A A A 的集合,赋予全序结构同构于阶的*相反* E \mathscr{E} E 的结构:关系α < β \alpha < \beta α < β 因此等价于g β ≪ g α g_\beta \ll g_\alpha g β ≪ g α 。在这些情况下:
引用了 1 引用了 V § 1. 。 函数与过滤后的集合的比较
有人说函数* f ∈ H ( F , V ) f \in \mathscr{H}(\mathfrak{F}, V) f ∈ H ( F , V ) 承认渐近展开精确 g α g_\alpha g α (相对于尺度 E \mathscr{E} E *) 如果存在一个族 ( a λ ) λ ≤ α (a_\lambda)_{\lambda \leq \alpha} ( a λ ) λ ≤ α 元素的 V V V ,*除了有限的所有其中数是*0 0 0 ,*使得*f − ∑ λ ≤ α a λ g λ ≪ g α f - \sum_{\lambda \leq \alpha} a_\lambda g_\lambda \ll g_\alpha f − ∑ λ ≤ α a λ g λ ≪ g α 。 有人说 ∑ λ ≤ α a λ g λ \sum_{\lambda \leq \alpha} a_\lambda g_\lambda ∑ λ ≤ α a λ g λ 是 f f f 精确到 g α g_\alpha g α 的渐近展开,** a λ g λ a_\lambda g_\lambda a λ g λ (λ ≤ α \lambda \leq \alpha λ ≤ α ) 是它的项, a λ a_\lambda a λ 它的系数,以及函数 r α = f − ∑ λ ≤ α a λ g λ r_\alpha = f - \sum_{\lambda \leq \alpha} a_\lambda g_\lambda r α = f − ∑ λ ≤ α a λ g λ 剩余的展开 。
引用了 2 引用了 V § 1. 。 函数与过滤后的集合的比较 , I § 3. 。高阶阶的衍生物
为了表达∑ λ ≤ α a λ g λ \sum_{\lambda \leq \alpha} a_\lambda g_\lambda ∑ λ ≤ α a λ g λ 是f f f 的渐近展开到精确g α g_\alpha g α 这一事实,最常使用限制来写作
f = ∑ λ ≤ α a λ g λ + o ( g α ) (or f = ∑ λ ≤ α a λ g λ + o k ( g α )
f = \sum_{\lambda \leq \alpha} a_\lambda g_\lambda + o(g_\alpha) \quad \text{(or } f = \sum_{\lambda \leq \alpha} a_\lambda g_\lambda + o_k(g_\alpha)
f = λ ≤ α ∑ a λ g λ + o ( g α ) (or f = λ ≤ α ∑ a λ g λ + o k ( g α )
如果证明中存在多个函数),那么V、p. 219和220的记号之后。
在相对于相同尺度 E \mathscr{E} E 的两个渐近展开(两个函数,无论是否不同)中,有人说精度大于指标的那个是“更精确”。
If ∑ λ ≤ α a λ g λ \sum_{\lambda \leq \alpha} a_\lambda g_\lambda ∑ λ ≤ α a λ g λ is an asymptotic expansion of f f f to precision g α g_\alpha g α , then, for every β < α \beta < \alpha β < α , ∑ λ ≤ β a λ g λ \sum_{\lambda \leq \beta} a_\lambda g_\lambda ∑ λ ≤ β a λ g λ is an asymptotic expansion of f f f to precision g β g_\beta g β (V, p. 215, prop. 5): one says that it is obtained by reducing the precision of the given expansion ∑ λ ≤ α a λ g λ \sum_{\lambda \leq \alpha} a_\lambda g_\lambda ∑ λ ≤ α a λ g λ of f f f to g β g_\beta g β .
如果 ∑ λ ≤ α a λ g λ \sum_{\lambda \leq \alpha} a_\lambda g_\lambda ∑ λ ≤ α a λ g λ 和 ∑ λ ≤ α b λ g λ \sum_{\lambda \leq \alpha} b_\lambda g_\lambda ∑ λ ≤ α b λ g λ 渐近展开到两个函数 f 1 , f 2 f_1, f_2 f 1 , f 2 的*相同*精度 g α g_\alpha g α ,则 ∑ λ ≤ α ( a λ + b λ ) g λ \sum_{\lambda \leq \alpha} (a_\lambda + b_\lambda) g_\lambda ∑ λ ≤ α ( a λ + b λ ) g λ 是 f 1 + f 2 f_1 + f_2 f 1 + f 2 到精度 g α g_\alpha g α 的渐近展开 (V,p. 215,第 5 条);对于每个标量 c c c ,∑ λ ≤ α a λ c g λ \sum_{\lambda \leq \alpha} a_\lambda c g_\lambda ∑ λ ≤ α a λ c g λ 是 f 1 c f_1 c f 1 c 到精度 g α g_\alpha g α 的渐近展开。由此可见,如果函数承认渐近展开达到精度 g α g_\alpha g α ,那么这个展开是*唯一*的:足以看出函数 0 不承认渐近展开具有精度 g α g_\alpha g α 且系数为 ≠ 0 \neq 0 = 0 。因为,如果 0 = ∑ λ ≤ α a λ g λ + r α 0 = \sum_{\lambda \leq \alpha} a_\lambda g_\lambda + r_\alpha 0 = ∑ λ ≤ α a λ g λ + r α 和 γ \gamma γ 是指标 λ ≤ α \lambda \leq \alpha λ ≤ α 中最小的一个,使得a λ ≠ 0 a_\lambda \neq 0 a λ = 0 ,那么就会有 a γ g γ = − ∑ γ < λ ≤ α a λ g λ − r α ≪ g γ a_\gamma g_\gamma = - \sum_{\gamma < \lambda \leq \alpha} a_\lambda g_\lambda - r_\alpha \ll g_\gamma a γ g γ = − ∑ γ < λ ≤ α a λ g λ − r α ≪ g γ ,这是荒谬的。
如果说函数 f f f 承认渐近展开的精度为 g α g_\alpha g α ,其所有系数均为 零 ,则相当于说与 f ≪ g α f \ll g_\alpha f ≪ g α 。如果 f f f 承认渐近展开 ∑ λ ≤ α a λ g λ \sum_{\lambda \leq \alpha} a_\lambda g_\lambda ∑ λ ≤ α a λ g λ 达到精度 g α g_\alpha g α ,其系数不全为零,并且如果 γ \gamma γ 是指标 λ \lambda λ 的最小的,使得 a λ ≠ 0 a_\lambda \neq 0 a λ = 0 ,则a γ g γ a_\gamma g_\gamma a γ g γ 是f f f 相对于E \mathscr{E} E 尺度的*本部分*,因为一个人有f − a γ g γ = ∑ γ < λ ≤ α a λ g λ + r α ≪ g γ f - a_\gamma g_\gamma = \sum_{\gamma < \lambda \leq \alpha} a_\lambda g_\lambda + r_\alpha \ll g_\gamma f − a γ g γ = ∑ γ < λ ≤ α a λ g λ + r α ≪ g γ ;类似地,如果 μ ≤ α \mu \leq \alpha μ ≤ α 是指标,使得 a μ ≠ 0 a_\mu \neq 0 a μ = 0 ,则 a μ g μ a_\mu g_\mu a μ g μ 是 f − ∑ λ < μ a λ g λ f - \sum_{\lambda < \mu} a_\lambda g_\lambda f − ∑ λ < μ a λ g λ 的主部分。
应用中最重要的渐近展开是那些相对于x − n x^{-n} x − n (分别是z − n z^{-n} z − n )的标度,其中n n n 是正或负整数,因为x x x 趋于+ ∞ +\infty + ∞ 或− ∞ -\infty − ∞ (分别当复数 z z z 趋于 ∞ \infty ∞ ),或者当实数 x x x 从右或左趋于 c c c 时(分别当复数时),或相对于 ( x − c ) n (x - c)^n ( x − c ) n (或 ( z − c ) n (z - c)^n ( z − c ) n )的比例z z z 趋于c c c )。我们在I、p. 21中看到,实数变量x x x 的每个向量函数在点c ∈ R c \in \mathbf{R} c ∈ R 可微分k k k 倍都承认阶的泰勒展开 k k k 在此点,即相对于 ( x − c ) n (x - c)^n ( x − c ) n 的标度,渐近展开到精度 ( x − c ) k (x - c)^k ( x − c ) k 。
3. 渐近展开的和和乘积
如果f 1 , f 2 f_1, f_2 f 1 , f 2 允许渐近展开分别达到精度g α g_\alpha g α 和g β g_\beta g β ,相对于比较尺度E \mathscr{E} E ,通过将两个展开*限制*到该精度,可以将展开推导到精度g min ( α , β ) g_{\min(\alpha, \beta)} g m i n ( α , β ) ;我们已经在 V、p. 222 中看到了如何获得 f 1 + f 2 f_1 + f_2 f 1 + f 2 到精度 g min ( α , β ) g_{\min(\alpha, \beta)} g m i n ( α , β ) 的渐近展开。
令V 1 , V 2 V_1, V_2 V 1 , V 2 和V V V 为域K K K 上的三范数空间,并令( x , y ) ↦ [ x . y ] (\mathbf{x}, \mathbf{y}) \mapsto [\mathbf{x}. \mathbf{y}] ( x , y ) ↦ [ x . y ] 为从V 1 × V 2 V_1 \times V_2 V 1 × V 2 到V V V 的*连续双线性映射*;我们进一步假设,对于这个截面的其余部分,E \mathscr{E} E 的比例是这样的,E \mathscr{E} E 中任何两个函数的*乘积*再次在E \mathscr{E} E 中(对于所有给出的例比较比例(在V中, p. 220))。
现在让f 1 , f 2 f_1, f_2 f 1 , f 2 分别是H ( F , V 1 ) \mathscr{H}(\mathfrak{F}, V_1) H ( F , V 1 ) 和H ( F , V 2 ) \mathscr{H}(\mathfrak{F}, V_2) H ( F , V 2 ) 中的两个函数,相对于标度E \mathscr{E} E ,分别具有渐近展开、f 1 = ∑ λ ≤ α a λ g λ + r α f_1 = \sum_{\lambda \leq \alpha} a_\lambda g_\lambda + r_\alpha f 1 = ∑ λ ≤ α a λ g λ + r α 和f 2 = ∑ μ ≤ β b μ g μ + r β f_2 = \sum_{\mu \leq \beta} b_\mu g_\mu + r_\beta f 2 = ∑ μ ≤ β b μ g μ + r β 的精度g α g_\alpha g α 和g β g_\beta g β 。进一步假设a λ a_\lambda a λ 和b μ b_\mu b μ 都不全是零,并令a γ g γ a_\gamma g_\gamma a γ g γ 和b δ g δ b_\delta g_\delta b δ g δ 作为f 1 f_1 f 1 和f 2 f_2 f 2 的主部分。到假设,可以写出g γ g β = g ρ g_\gamma g_\beta = g_\rho g γ g β = g ρ 和g δ g α = g σ g_\delta g_\alpha = g_\sigma g δ g α = g σ ;让我们证明,和∑ [ a λ . b μ ] g λ g μ \sum [\mathbf{a}_\lambda . \mathbf{b}_\mu] g_\lambda g_\mu ∑ [ a λ . b μ ] g λ g μ 接管了所有对( λ , μ ) (\lambda, \mu) ( λ , μ ) ,使得g min ( ρ , σ ) ≪ g λ g μ g_{\min(\rho, \sigma)} \ll g_\lambda g_\mu g m i n ( ρ , σ ) ≪ g λ g μ 是*[ f 1 . f 2 ] [f_1.f_2] [ f 1 . f 2 ] *精确*g min ( ρ , σ ) g_{\min(\rho, \sigma)} g m i n ( ρ , σ ) 的*渐近展开。现在[ f 1 . f 2 ] [f_1.f_2] [ f 1 . f 2 ] 和这个和之间的差异是项的有限数的和,每个形式[ a λ . b μ ] g λ g μ [\mathbf{a}_\lambda . \mathbf{b}_\mu] g_\lambda g_\mu [ a λ . b μ ] g λ g μ 和g λ g μ ≪ g min ( ρ , σ ) g_\lambda g_\mu \ll g_{\min(\rho, \sigma)} g λ g μ ≪ g m i n ( ρ , σ ) ,或者形式[ a λ . r β ] g λ [\mathbf{a}_\lambda . \mathbf{r}_\beta] g_\lambda [ a λ . r β ] g λ 其中λ ≥ γ \lambda \geq \gamma λ ≥ γ ,或形式[ r α . b μ ] g μ [\mathbf{r}_\alpha . \mathbf{b}_\mu] g_\mu [ r α . b μ ] g μ ,其中μ ≥ δ \mu \geq \delta μ ≥ δ ;但由于 [ x . y ] [\mathbf{x}. \mathbf{y}] [ x . y ] 是连续的,因此可以从 (V, p. 213, 命题 3 和 V, p. 215, 命题 6) 得到[ a λ . r β ] g λ ≼ r β g λ ≪ g β g γ = g ρ [\mathbf{a}_\lambda . \mathbf{r}_\beta] g_\lambda \preccurlyeq \mathbf{r}_\beta g_\lambda \ll g_\beta g_\gamma = g_\rho [ a λ . r β ] g λ ≼ r β g λ ≪ g β g γ = g ρ λ ≥ γ \lambda \geq \gamma λ ≥ γ ,类似地[ r α . b μ ] g μ ≼ r α g μ ≪ g α g δ = g σ [\mathbf{r}_\alpha . \mathbf{b}_\mu] g_\mu \preccurlyeq \mathbf{r}_\alpha g_\mu \ll g_\alpha g_\delta = g_\sigma [ r α . b μ ] g μ ≼ r α g μ ≪ g α g δ = g σ μ ≥ δ \mu \geq \delta μ ≥ δ , 从而命题(V,p. 215,道具 5)。
如果所有a λ \mathbf{a}_\lambda a λ 都是零,其中一个有[ f 1 . f 2 ] ≪ g α g δ [f_1.f_2] \ll g_\alpha g_\delta [ f 1 . f 2 ] ≪ g α g δ :在其他字中,一个有[ f 1 . f 2 ] [f_1.f_2] [ f 1 . f 2 ] 的渐近展开,其中零项,精确到g α g δ g_\alpha g_\delta g α g δ ;类似地,如果所有 a λ \mathbf{a}_\lambda a λ 和 b μ \mathbf{b}_\mu b μ 都是零,则其中一个具有 [ f 1 . f 2 ] [f_1.f_2] [ f 1 . f 2 ] 的渐近展开,其中零项的精度为 g α g β g_\alpha g_\beta g α g β 。
我们主要将前面的结果应用到V是K上的*范数代数*并且双线性函数[ x . y ] [\mathbf{x}. \mathbf{y}] [ x . y ] 是这个代数中的乘积xy;最重要的情况是V等于R \mathbf{R} R 或C \mathbf{C} C 。
In particular, if f i f_i f i (1 ≤ i ≤ n 1 \leq i \leq n 1 ≤ i ≤ n ) are n functions in H ( F , K ) \mathscr{H}(\mathfrak{F}, K) H ( F , K ) each of which admits an asymptotic expansion with respect to E \mathscr{E} E one can obtain an asymptotic expansion with respect to E \mathscr{E} E for every polynomial ∑ ( v i ) a v 1 v 2 v n f 1 v 1 … f n v n \sum_{(v_i)} \mathbf{a}_{v_1 v_2} v_n f_1^{v_1} \ldots f_n^{v_n} ∑ ( v i ) a v 1 v 2 v n f 1 v 1 … f n v n in the f i f_i f i with coefficients in a normed space V; furthermore, the preceding rules allow one to determine the precision of the expansion obtained, if one knows those of the expansions of the functions f i f_i f i .
4. 渐近展开的合成
令f f f 在H ( F , R ) \mathscr{H}(\mathfrak{F}, \mathbf{R}) H ( F , R ) (或H ( F , C ) \mathscr{H}(\mathfrak{F}, \mathbf{C}) H ( F , C ) )中为函数,相对于尺度E \mathscr{E} E ,承认渐进展开达到精度g α g_\alpha g α ,并且*沿着具有基F ~ \widetilde{\mathfrak{F}} F 的滤波器具有极限* 0。 On the other hand let h \mathbf{h} h be a function with values in a normed space V over R \mathbf{R} R (resp. C \mathbf{C} C ), defined on a neighbourhood of the point 0 in R \mathbf{R} R (resp. C \mathbf{C} C ), and n times differentiable on this neighbourhood; then
h ( t ) = c 0 + c 1 t + ⋯ + c n t n + o ( t n )
\mathbf{h}(t) = c_0 + c_1 t + \cdots + c_n t^n + o(t^n)
h ( t ) = c 0 + c 1 t + ⋯ + c n t n + o ( t n )
在这个邻域(I,p. 21),从而,在F ~ \widetilde{\mathfrak{F}} F 合适的集合上
h ∘ f = c 0 + c 1 f + ⋯ + c n f n + o ( f n ) .
\mathbf{h} \circ f = c_0 + c_1 f + \cdots + c_n f^n + o(f^n).
h ∘ f = c 0 + c 1 f + ⋯ + c n f n + o ( f n ) .
我们已经看到,在 n 3 中,如何将 c 0 + c 1 f + ⋯ + c n f n c_0 + c_1 f + \cdots + c_n f^n c 0 + c 1 f + ⋯ + c n f n 的形式渐近展开达到由展开的 f f f 精度确定的精度 g ρ g_\rho g ρ ;另外,假设f f f 的渐近展开的系数不全是零,并且a γ g γ a_\gamma g_\gamma a γ g γ 是f f f 的主部分,令g σ = g γ n g_\sigma = g_\gamma^n g σ = g γ n ;如果 σ < ρ \sigma < \rho σ < ρ 将 h ∘ f \mathbf{h} \circ f h ∘ f 的展开限制为g σ g_\sigma g σ 精度,并将 ∑ k = 0 n c k f k \sum_{k=0}^n c_k f^k ∑ k = 0 n c k f k 的展开限制为该精度;相反,如果ρ ≤ σ \rho \leq \sigma ρ ≤ σ ,则∑ k = 0 n c k f k \sum_{k=0}^n c_k f^k ∑ k = 0 n c k f k 的展开也是h ∘ f \mathbf{h} \circ f h ∘ f 的展开,精确到g ρ g_\rho g ρ 。
如果f f f 的渐近展开的所有项都是零,并且如果g α ≪ 1 g_\alpha \ll 1 g α ≪ 1 ,那么对于每个整数k > 0 k > 0 k > 0 ,f ≪ g α f \ll g_\alpha f ≪ g α 等等f k ≪ g α k ≪ g α f^k \ll g_\alpha^k \ll g_\alpha f k ≪ g α k ≪ g α ;如果c m c_m c m 是指标> 0 > 0 > 0 的第一个系数,且不是零(假设指标k > 0 k > 0 k > 0 的c k c_k c k 不全为0),则c 0 c_0 c 0 是h ∘ f h \circ f h ∘ f 精确到的渐近展开 g α m g_\alpha^m g α m 。
在截面的其余部分,我们将限制自己的情况,即E \mathscr{E} E 中的函数具有实数值,并且在F \mathfrak{F} F 中的集合严格为正,并且我们将仅考虑H ( F , R ) \mathscr{H}(\mathfrak{F}, \mathbf{R}) H ( F , R ) 中的函数的渐近展开。 Suppose first that for every function g ∈ E g \in \mathscr{E} g ∈ E and every real number ν \nu ν , g ν g^\nu g ν again belongs to E \mathscr{E} E : this condition is fulfilled, for example, by the scale of the x α x^\alpha x α or by that of the x α ∣ log x ∣ β x^\alpha |\log x|^\beta x α ∣ log x ∣ β (α \alpha α and β \beta β being arbitrary real numbers) on a neighbourhood of + ∞ +\infty + ∞ or a neighbourhood of 0 in R \mathbf{R} R . 这个性质意味着E \mathscr{E} E 中两个函数的商再次属于到E \mathscr{E} E 。 因此,从相对于函数 f ∈ H ( F , R ) f \in \mathscr{H}(\mathfrak{F}, \mathbf{R}) f ∈ H ( F , R ) 的 E \mathscr{E} E 的渐近展开,到精度g α g_\alpha g α ,对于每个实数ν \nu ν ,可以针对∣ f ∣ ν |f|^\nu ∣ f ∣ ν 推导出展开。 让我们限制f f f 的展开的系数不全是零的情况,并让a γ g γ a_\gamma g_\gamma a γ g γ 作为f f f 的主要部分;可以写 ∣ f ∣ ν = ∣ a γ ∣ ν g γ ν ( 1 + h ) ν |f|^\nu = |a_\gamma|^\nu g_\gamma^\nu (1 + h)^\nu ∣ f ∣ ν = ∣ a γ ∣ ν g γ ν ( 1 + h ) ν ,其中
h = ∑ γ < λ ≤ α a λ a γ g λ g γ + o ( g α g γ ) .
h = \sum_{\gamma < \lambda \leq \alpha} \frac{a_\lambda}{a_\gamma} \frac{g_\lambda}{g_\gamma} + o \left( \frac{g_\alpha}{g_\gamma} \right).
h = γ < λ ≤ α ∑ a γ a λ g γ g λ + o ( g γ g α ) . 根据我们的假设,∑ γ < λ ≤ α a λ a γ g λ g γ \sum_{\gamma < \lambda \leq \alpha} \frac{a_\lambda}{a_\gamma} \frac{g_\lambda}{g_\gamma} ∑ γ < λ ≤ α a γ a λ g γ g λ 是h h h 的渐近展开,精确到g α / g γ g_\alpha / g_\gamma g α / g γ ;由于上述h h h 沿着F \mathfrak{F} F 方法趋向于0,给出( 1 + h ) ν (1 + h)^\nu ( 1 + h ) ν 的渐近展开,然后∣ f ∣ ν |f|^\nu ∣ f ∣ ν 的展开乘以∣ a γ ∣ ν g γ ν |a_\gamma|^\nu g_\gamma^\nu ∣ a γ ∣ ν g γ ν 。
右 f f f 进行同样的假设,可以写出
log ∣ f ∣ = log ∣ a γ g γ ∣ + log ( 1 + h )
\log |f| = \log |a_\gamma g_\gamma| + \log (1 + h)
log ∣ f ∣ = log ∣ a γ g γ ∣ + log ( 1 + h ) 并且 log ( 1 + h ) \log (1 + h) log ( 1 + h ) 可以展开,如上所述,函数 log ( 1 + t ) \log (1 + t) log ( 1 + t ) 在 0 的邻域上无限可微;此外,如果log g γ \log g_\gamma log g γ 承认关于E \mathscr{E} E 或关于E 1 ⊃ E \mathscr{E}_1 \supset \mathscr{E} E 1 ⊃ E 的渐近展开,则通过将两个渐近展开相加,可以得到log ∣ f ∣ \log |f| log ∣ f ∣ 的渐近展开。
我们有 ( 1 + x ) 1 / x = exp ( 1 x log ( 1 + x ) ) (1 + x)^{1/x} = \exp \left( \frac{1}{x} \log (1 + x) \right) ( 1 + x ) 1/ x = exp ( x 1 log ( 1 + x ) ) :当 x x x 趋于 + ∞ +\infty + ∞ 时,我们有 log ( 1 + x ) = log x + log ( 1 + 1 x ) \log (1 + x) = \log x + \log \left( 1 + \frac{1}{x} \right) log ( 1 + x ) = log x + log ( 1 + x 1 ) 、从而 1 x log ( 1 + x ) \frac{1}{x} \log (1 + x) x 1 log ( 1 + x ) 相对于 x α ( log x ) β x^\alpha (\log x)^\beta x α ( log x ) β 尺度的渐近展开:
1 x log ( 1 + x ) = log x x + 1 x 2 − 1 2 x 3 + o 1 ( 1 x 3 ) .
\frac{1}{x} \log (1 + x) = \frac{\log x}{x} + \frac{1}{x^2} - \frac{1}{2x^3} + o_1 \left( \frac{1}{x^3} \right).
x 1 log ( 1 + x ) = x log x + x 2 1 − 2 x 3 1 + o 1 ( x 3 1 ) . 来自这个展开,以及来自泰勒展开
e u = 1 + u + u 2 2 + u 3 6 + o ( u 3 )
e^u = 1 + u + \frac{u^2}{2} + \frac{u^3}{6} + o(u^3)
e u = 1 + u + 2 u 2 + 6 u 3 + o ( u 3 )
在 u = 0 u = 0 u = 0 的邻域上,推导出渐近展开
( 1 + x ) 1 / x = 1 + log x x + 1 2 ( log x ) 2 x 2 + 1 x 2 + 1 6 ( log x ) 3 x 3 + log x x 3 − 1 2 x 3 + o 2 ( 1 x 3 )
(1 + x)^{1/x} = 1 + \frac{\log x}{x} + \frac{1}{2} \frac{(\log x)^2}{x^2} + \frac{1}{x^2}
+ \frac{1}{6} \frac{(\log x)^3}{x^3} + \frac{\log x}{x^3} - \frac{1}{2x^3} + o_2 \left( \frac{1}{x^3} \right)
( 1 + x ) 1/ x = 1 + x log x + 2 1 x 2 ( log x ) 2 + x 2 1 + 6 1 x 3 ( log x ) 3 + x 3 log x − 2 x 3 1 + o 2 ( x 3 1 )
相对于上面解释的x α ( log x ) β x^\alpha (\log x)^\beta x α ( log x ) β 乘方法的比例。
保持相同的假设和记号,e f e^f e f 的渐近展开不会构成新的问题,除非f ≫ 1 f \gg 1 f ≫ 1 ;然后必须区分两种情况,如g α ≫ 1 g_\alpha \gg 1 g α ≫ 1 或g α ≪ 1 g_\alpha \ll 1 g α ≪ 1 。第一种情况,给f f f 给出展开,并不能获得e f e^f e f 相对于E \mathscr{E} E 的本金部分,因为一般不知道余数r α r_\alpha r α 是否趋于0,即e r α e^{r_\alpha} e r α 是否趋于1。相反,如果g α ≪ 1 g_\alpha \ll 1 g α ≪ 1 则r σ ≪ 1 r_\sigma \ll 1 r σ ≪ 1 e f ∼ exp ( ∑ λ ≤ α a λ g λ ) e^f \sim \exp \left( \sum_{\lambda \leq \alpha} a_\lambda g_\lambda \right) e f ∼ exp ( ∑ λ ≤ α a λ g λ ) 。可以使这个结果更加精确:令a γ g γ a_\gamma g_\gamma a γ g γ 为f f f 的主部分,令δ \delta δ 为指标(这样γ < δ ≤ α \gamma < \delta \leq \alpha γ < δ ≤ α ),其中g δ = 1 g_\delta = 1 g δ = 1 ;我们把f 1 = ∑ λ ≤ δ a λ g λ f_1 = \sum_{\lambda \leq \delta} a_\lambda g_\lambda f 1 = ∑ λ ≤ δ a λ g λ ,f 2 = ∑ δ < λ ≤ α a λ g λ + r α f_2 = \sum_{\delta < \lambda \leq \alpha} a_\lambda g_\lambda + r_\alpha f 2 = ∑ δ < λ ≤ α a λ g λ + r α ;我们有f = f 1 + f 2 f = f_1 + f_2 f = f 1 + f 2 ,所以e f = e f 1 e f 2 e^f = e^{f_1} e^{f_2} e f = e f 1 e f 2 ,并且在小节开始时解释的一般方法允许人们形式一个e f 2 e^{f_2} e f 2 的渐近展开(从e t e^t e t 的泰勒展开开始) 点t = 0 t = 0 t = 0 )。如果 e f 1 = ∏ λ ≤ δ exp ( a λ g λ ) e^{f_1} = \prod_{\lambda \leq \delta} \exp(a_\lambda g_\lambda) e f 1 = ∏ λ ≤ δ exp ( a λ g λ ) 属于到 E \mathscr{E} E ,或者到E 1 \mathscr{E}_1 E 1 包含 E \mathscr{E} E ,那么对于 e f e^f e f 将会有一个渐近展开。
我们有x 1 / 1 = exp ( log x ⋅ exp ( 1 x log x ) ) x^{1/1} = \exp \left( \log x \cdot \exp \left( \frac{1}{x} \log x \right) \right) x 1/1 = exp ( log x ⋅ exp ( x 1 log x ) ) ;当 x x x 趋于 + ∞ +\infty + ∞ 时,log x ≪ x \log x \ll x log x ≪ x ,从而 log x ⋅ exp ( 1 x log x ) \log x \cdot \exp \left( \frac{1}{x} \log x \right) log x ⋅ exp ( x 1 log x ) 相对于标度 x α ( log x ) β x^\alpha (\log x)^\beta x α ( log x ) β 的渐近展开:
log x ⋅ exp ( 1 x log x ) = log x + ( log x ) 2 x + 1 2 ( log x ) 3 x 2 + o ( ( log x ) 3 x 2 ) .
\log x \cdot \exp \left( \frac{1}{x} \log x \right) = \log x + \frac{(\log x)^2}{x} + \frac{1}{2} \frac{(\log x)^3}{x^2} + o \left( \frac{(\log x)^3}{x^2} \right).
log x ⋅ exp ( x 1 log x ) = log x + x ( log x ) 2 + 2 1 x 2 ( log x ) 3 + o ( x 2 ( log x ) 3 ) .
这个展开的所有项,从第二个开始,趋于0;由此展开和从u = 0 u = 0 u = 0 的邻域上的泰勒展开e u = 1 + u + u 2 / 2 + o ( u 2 ) e^u = 1 + u + u^2/2 + o(u^2) e u = 1 + u + u 2 /2 + o ( u 2 ) 一推论
x 1 / 1 = 1 + ( log x ) 2 + 1 2 ( log x ) 4 x + 1 2 ( log x ) 3 x + o ( ( log x ) 3 x ) .
x^{1/1} = 1 + (\log x)^2 + \frac{1}{2} \frac{(\log x)^4}{x} + \frac{1}{2} \frac{(\log x)^3}{x} + o \left( \frac{(\log x)^3}{x} \right).
x 1/1 = 1 + ( log x ) 2 + 2 1 x ( log x ) 4 + 2 1 x ( log x ) 3 + o ( x ( log x ) 3 ) .
5. 具有可变系数的渐近展开
我们可以通过以下方式概括本金部分和渐近展开的概念。令 E \mathscr{E} E 为由实数(或复数)函数形成的比较尺度,使得对于它们中的每一个,F \mathfrak{F} F 中存在集合,其中函数 不会在任何点 处消失。进一步,设C C C 为H ( F , V ) \mathscr{H}(\mathfrak{F}, V) H ( F , V ) 满足中函数的集合,以下三个条件:
(CO₁) 每函数 a ∈ C a \in C a ∈ C 就有 a ≼ 1 a \preccurlyeq 1 a ≼ 1 。 (CO2) 关系 a ≪ 1 a \ll 1 a ≪ 1 对于函数 a ∈ C a \in C a ∈ C 意味着 a = 0 a = 0 a = 0 。 (CO₃) C C C 是向量空间超过 R \mathbf{R} R (分别为 C \mathbf{C} C )。
现在让f f f 为H ( F , V ) \mathscr{H}(\mathfrak{F}, V) H ( F , V ) 中的任意函数;如果存在函数g ∈ E g \in \mathscr{E} g ∈ E 和非零的函数a ∈ C a \in C a ∈ C ,使得f − a g ≪ g f - ag \ll g f − a g ≪ g 相对于比较标度E \mathscr{E} E 和系数域,我们会说a g ag a g 是f f f 的主部分 C C C 。如果存在这样一个主体部分,那么它是唯一的:假设有两个主体部分、a 1 g 1 a_1 g_1 a 1 g 1 和a 2 g 2 a_2 g_2 a 2 g 2 ;一个不能有g 1 ≪ g 2 g_1 \ll g_2 g 1 ≪ g 2 ,因为从(CO₁)可以推断出a 1 g 1 ≪ g 2 a_1 g_1 \ll g_2 a 1 g 1 ≪ g 2 和f − a 1 g 1 ≪ g 1 ≪ g 2 f - a_1 g_1 \ll g_1 \ll g_2 f − a 1 g 1 ≪ g 1 ≪ g 2 ,所以f ≪ g 2 f \ll g_2 f ≪ g 2 ;但也有 a 2 g 2 ≪ g 2 a_2 g_2 \ll g_2 a 2 g 2 ≪ g 2 ,因而 a 2 ≪ 1 a_2 \ll 1 a 2 ≪ 1 与假设 a 2 ≠ 0 a_2 \neq 0 a 2 = 0 和 (CO2) 相矛盾。所以必须有g 1 = g 2 g_1 = g_2 g 1 = g 2 ;从关系 f − a 1 g 1 ≪ g 1 , f − a 2 g 1 ≪ g 1 f - a_1 g_1 \ll g_1, f - a_2 g_1 \ll g_1 f − a 1 g 1 ≪ g 1 , f − a 2 g 1 ≪ g 1 可以通过 (CO2) 和 (CO₃) 推导出 ( a 2 − a 1 ) g 1 ≪ g 1 (a_2 - a_1)g_1 \ll g_1 ( a 2 − a 1 ) g 1 ≪ g 1 从而 a 2 − a 1 ≪ 1 a_2 - a_1 \ll 1 a 2 − a 1 ≪ 1 ,从而推导出 a 2 = a 1 a_2 = a_1 a 2 = a 1 。
对于趋于 + ∞ +\infty + ∞ 的 x x x 实数,R \mathbf{R} R 上的周期有界函数,具有相同的周期 τ \tau τ 、满足条件 (CO₁)、(CO2) 和 (CO₃):如果 lim x → + ∞ a ( x ) = 0 \lim_{x \to +\infty} a(x) = 0 lim x → + ∞ a ( x ) = 0 ,则对于每个ε > 0 \varepsilon > 0 ε > 0 存在一个x 0 x_0 x 0 ,使得每个x ≥ x 0 x \geq x_0 x ≥ x 0 有∣ a ( x ) ∣ ≤ ε |a(x)| \leq \varepsilon ∣ a ( x ) ∣ ≤ ε ;对于0 ≤ x ≤ τ 0 \leq x \leq \tau 0 ≤ x ≤ τ ,也可以推出∣ a ( x ) ∣ ≤ ε |a(x)| \leq \varepsilon ∣ a ( x ) ∣ ≤ ε ,因为存在整数n n n ,使得x + n τ ≥ x 0 x + n\tau \geq x_0 x + n τ ≥ x 0 ,并且使得a ( x ) = a ( x + n τ ) a(x) = a(x + n\tau) a ( x ) = a ( x + n τ ) ;因为ε \varepsilon ε 是任意的,所以在[ 0 , τ ] [0, \tau] [ 0 , τ ] 上有a ( x ) = 0 a(x) = 0 a ( x ) = 0 ,因此无处不在。
对于V、p. 222的记号,我们会说∑ λ ≤ α a λ g λ \sum_{\lambda \leq \alpha} a_\lambda g_\lambda ∑ λ ≤ α a λ g λ ,其中a λ a_\lambda a λ 、属于到C C C 以及除了有限的数之外的所有其他都是零,是一个渐近展开 f f f ,系数在 C C C ,精度为 g α g_\alpha g α ,如果 f − ∑ λ ≤ α a λ g λ ≪ g α f - \sum_{\lambda \leq \alpha} a_\lambda g_\lambda \ll g_\alpha f − ∑ λ ≤ α a λ g λ ≪ g α ;对于每个指标μ \mu μ ,使得a μ ≠ 0 a_\mu \neq 0 a μ = 0 ,则a μ g μ a_\mu g_\mu a μ g μ 是f − ∑ λ < μ a λ g λ f - \sum_{\lambda < \mu} a_\lambda g_\lambda f − ∑ λ < μ a λ g λ 的主部分,相对于E \mathscr{E} E 和C ′ C' C ′ ,这证明了唯一性的渐近展开 f f f (精确到g α g_\alpha g α )(当它存在时)。
n 3 (V, p. 223) 中给出的方法,用于形成f 1 + f 2 f_1 + f_2 f 1 + f 2 或[ f 1 . f 2 ] [f_1 . f_2] [ f 1 . f 2 ] 的渐近展开,从f 1 f_1 f 1 和f 2 f_2 f 2 的给定渐近展开开始,可以再次应用于展开对于可变系数,只要将[ a λ . b μ ] [a_\lambda . b_\mu] [ a λ . b μ ] 属于到系数域C C C 相应的到范数空间V V V 或承认系数在C C C 中的渐近展开。
引用了 1 引用了 § 2. 。渐近展开