下降阶乘幂的定义(n为正整数)
如果使用调和数Hn这个表示方法的话,我们可以得到以下式子。
解答 8-3
将“微分后得”这一性质考虑成对数函数满足的微分方程式看看。因为还可以写成的形式,所以我们也可以说“微分后得”。米尔嘉过去将微分的运算符号用 d 来表示,我现在也这么用,那么就可以得到以下式子。
对数函数和调和数的关系
下降阶乘幂的定义(n为整数)
好了,我们再回到对数函数上,目标是解出以下这个差分方程式。
当n= 4, 3, 2, 1 的时候,分别如下。
稍微等一下。在说“微分和差分”的时候,米尔嘉最后提到了“积分与和分”。“连续函数的世界”与“离散函数的世界”是两个世界。微分、差分、积分、和分是四种运算……好吧,我用图示来整理一下。
仔细观察以上式子,我们可以得到以下结论。
L(x) 的差分方程式
L(x) 的差分方程式和调和数Hn的推导公式相同!如果是这样的话,我们将L(1) 定义为 1。这样一来,就可以得到以下非常简单的关系式了。
从这里开始推,与相对应的离散函数世界中的函数L(x) 就可以考虑成是满足如下差分方程式的式子。一般来说,可以使用下降阶乘幂次方来代替 -1 次方。
问题是在离散函数的世界里寻找与对数函数相对应的函数。
再来看右边,根据的定义,可以得到。所以差分方程式就可以变为以下形式。
函数L(x) 满足的差分方程式
将 除以(x - 3)我们可以得到 。
将 除以(x - 2)我们可以得到 。
将 除以(x - 1)我们可以得到 。
接下来如果能求出L(x) 就好了。咦?怎么回事呀?
和我之前和泰朵拉说过的式子不是正好一样吗?嗯,就是这个式子。
x为正整数
换句话说,我们可以得到以下结论。
对数函数和调和数的关系
“你的弱点是不肯画图。”
调和数Hn的推导公式
所以,我们可以得到以下对应关系。
但是,不知道怎么的一下子就是想出不来啊。对数函数原来和调和数是如此紧密地联系在一起的啊!
连续函数世界中的积分用 dt来表示是可以的吧。那么,离散函数世界中的积分就有必要表示成δk吧。啊,假设δk为 1 的话,就可以前后相呼应了。
嗯,很完美地总结了出来。数学公式真是让人神清气爽啊!
但是,过去和米尔嘉讨论的时候,我们只考虑了在n大于 0 的范围内的下降阶乘幂,如下所示。
求对数函数的微分的方法我在书上看到过。
将 除以(x - 0)我们可以得到 。
将 除以(x + 1)我们可以得到 。
将 除以(x + 2)我们可以得到 。
将 除以(x + 3)我们可以得到 。
晚上。
首先来看左边,根据 △ 的定义,可以得到。
也就是说,必须考虑当n小于等于 0 的时候将定义成什么比较妥当。
对数函数满足的微分方程式
呜呜,被米尔嘉这样直白地指出自己的弱点,真是难过啊!比被人踩了一脚还疼。
这次也从与对数函数相对应的微分方程式开始做起吧。
两个世界、四种运算
以前,在寻找指数函数的时候,是利用和相对应的关系把问题解决的。微分方程式和差分方程式是相对应的。
我在自己的房间打开笔记本,开始思考米尔嘉给我布置的问题。
嗯,我归纳得很不错啊。在这个图中,我可以将“调和数”写在右下方的“和分”的位置。也就是说,当它回到连续函数的世界中时……啊,对了!进行微分后可得的话,也就是说将积分后就可以得到了。因为写成了,所以我一下子没想出来。如果写成的话就好了。
如果继续延伸下去,我们还可以得到以下结论。
好吧,就照米尔嘉所说的,我来画图看看。我把表示积分与和分的面积的图都画出来就可以了吧。
到此为止,我们可以解出问题 8-3 了。
啊,“连续函数的世界”与“离散函数的世界”之间的对应关系从图像上看果然是一目了然。真是让我大吃一惊啊!
这样一来就可以接受了。