数学分析中的大O和小O

我知道小o()是表示比括号中式子更高阶的无穷小,想请教一下小o的计算规则,如何把式子并入小O内?并入的式子与()里的式子如何计算处理?我理解大O是表示同阶的函数,这种理解对吗?大O好像还可以与小O进行转化?如果可以的话,应如何转化?

小o是高阶无穷小,大O则是有界量而不是同阶量,先要把定义搞清楚。

具体一点讲,如果给定某个变化趋势x->a,
1.若lim f(x)/g(x)=0,那么记f(x) = o(g(x));
2.若存在M>0使得|f(x)/g(x)|<=M(只要求在a的某个去心邻域内),或者说lim sup|f(x)/g(x)|<+oo,那么f(x)=O(g(x))。
还有一些类似的记号,比如
3.若|f(x)/g(x)|>=M>0,那么记f(x)=Ω(g(x))
4.若0<=m<|f(x)/g(x)|<=M,那么记f(x)=Θ(g(x)),这个才是同阶量
5.若lim f(x)/g(x)=1,那么记f(x)~g(x),即等价量

一般来讲小o记号只对无穷小量使用,大O记号则既用于无穷小量的比较也用于无穷大量的比较。另外要注意变化趋势(比如x->a)只有在不引起误解的情况下才能省略,不要漏掉。

至于运算规则,没必要去归纳总结,碰到具体情况具体分析,如果碰到具体问题不会解决则说明学得很糟糕,这样即使背一些规则也没用。
比如说,o(u)+o(v)=o(|u|+|v|),o(u)o(v)=o(uv),这些只是对定义的一层封装,基本没什么价值,如果碰到x->0时的o(x)+o(x^2),要知道结果是o(x),而不是很教条地写成o(|x|+|x|^2)。

至于小o和大O之间的转化,从定义出发可以直接得到o(u)=O(u),但是反过来没有什么万能的结论。在一定的条件下,x->0时o(x^k)可以化到O(x^{k+1}),比如k+1阶可微函数的n阶Maclaurin展开的余项就有这两种形式。不过一般是不成立的,比如x->0时x/lnx=o(x),但是不能化到o(x^2)。追问

谢谢解答!但我对大O的含义还是没有完全理解清楚。小o是高阶无穷小,从直观上来讲,就是表示f(x)比g(x)趋近于零的速度更快。那大O的直观意义是什么?我理解大O表示在自变量的某一变化过程中,f(x)与G(x)趋近于某个数的的速度是基本相当的,只相差某常数倍(因为根据定义|f(x)/g(x)|<=M), 所以我觉得大O里的f(x)和g(x)是同阶的,不会有量级的差别。这种理解是不是不对呢?如果不对,大O的直观意义到底是什么?

追答

谁告诉你|f(x)/g(x)|0时x^3=O(x)
n->+oo时lnn=O(n)
这些都不是同阶量。

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第1个回答  2011-10-04
请问电灯侠客 我看到有道题 x→0时,α(x)=o(x^2),证明α(x)=o(x)
我是用极限证明的,证明α(x)/x 在x→0时极限是0
可答案是α(x)/x=α(x)x/x^2=o(1)x=o(1)
o(1)是什么意思呢?追问

这个题目我明白: o(1)即表示无穷小量,a(x)/x的分子分母同乘以x既得a(x)x=x^2,条件已经告诉我们a(x)为x^2的高阶无穷小, a(x)x当然也是x^2的高阶无穷小,所以等于O(1),结论证得。

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