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Polinomios de interpolación.

Vamos

$$f(x) = a_{n+1}x^{n+1} + a_nx^n + ... + a_1x + a_0$$ ser un polinomio de grado $n+1$ definida para todos los $x\in\mathbb{R}$. Demostrar que:

(a)La derivada de orden $n+1$ $f$ es igual a: $$f^{(n+1)}(x) = (n+1)!a_{n+1}$$

Primero tenemos que hacer con el monomio $x^k, k\in[0,n]$, mostrando que el (n+1)ésima derivada esto es igual a cero. Por lo tanto, proceder a través de la inducción y dejar; $$P(n):=\text{ the } (n+1)\text{th derivative of } x^k, k \in[0,n) \text{ is } 0$$

$P(1)$

Si $k = 0$ $\frac{d^2(1)}{dx^2} = 0$

y por lo $P(1)$ mantiene.

Supongamos que $P(n)$ algunos $n\in\mathbb{N}$, tenemos que mostrar la verdad de $P(n+1)$

Si $k\in[0,n)$, entonces la afirmación es vacuously verdadera por la hipótesis inductiva. Si $k = n$, tenemos que el $n$th derivado de la $x^{n}$

$$\frac{d^n{(x^{n})}}{dx^n}=n!$$

en la toma de derivados de esta expresión, obtenemos

$$\frac{d^{n+1}{(x^{n})}}{dx^{n+1}}=0$$

y tomando derivados de nuevo, como se requiere para demostrar que el $((n+1)+1)th$ derivada es cero, obtenemos

$$\frac{d^{n+2}{(x^{n})}}{dx^{n+2}}=0$$ desde $n!$ es constante.

Por lo tanto, por inducción matemática que nos han mostrado la verdad de $P$ todos los $n$.

De la discusión anterior, podemos señalar que $$\frac{d^{n+1}{(x^{n+1})}}{dx^{n+1}}=(n+1)!=\frac{f^{(n+1)}(x)}{a_{n+1}}$$

multiplicando a través obtenemos el resultado.

(b) Deducir que, para cualquier polinomio $p_n$ interpolar f en cualquier distintos puntos de $x_0<x_1<...<x_n$,la siguiente identidad se tiene:

$$f(x)-p_n(x)=a_{n+1}(x-x_0)...(x-x_n)$$

Por el teorema 3.3(Interpolación de error teorema) no existe $\xi(x) \in (x_0,x_n)$ tal que $$ f(x)-p_n(x)=\frac{f^{(n+1)}(\xi)}{(n+1)!}(x-x_0)...(x-x_n)$$

Puesto que la expresión de (a) es independiente de $x$, podemos escribir

$$f(x)-p_n(x)=\frac{f^{(n+1)}(\xi)}{(n+1)!}(x-x_0)...(x-x_n)=a_{n+1}(x-x_0)...(x-x_n)$$

3voto

Andy Puntos 21

En la primera parte, sostienen que el derivado del th $(n+1)$ $x^k$ es $0$ $k<n+1$ y $(n+1)!$ $k=n+1$. Luego use linealidad de la derivada para terminar la prueba.

0voto

TheGreatDuck Puntos 106

La prueba parece un poco como una exageración. Cada uno de los derivados es una, posteriormente, de potencia inferior veces anteriores constante uso de la pirámide para su posterior coeficientes de x+1, vamos a ver que el segundo término es siempre igual a la corriente de alimentación. Como la corriente de alimentación es cancelado por la derivada de la resta, y los otros elementos se vaya a 0 cuando h tiende a 0, la derivada de cualquier potencia de x es nx^(n-1). Mediante el uso de la propiedad de la eliminación de las constantes a partir de derivados, la segunda derivada es n(n-1)x^(n-2) continuando n veces, este será (n!)x^0 = n!. Cualquier otra veces resultará en 0. Por lo tanto, la n-ésima derivada de $x^n = n!$

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