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Inverso de $f(x)=x^n+x$ $[0,\infty)$

Fijar entero $n > 1$. El $f_n(x) = x^n + x$ de la función es monótona creciente en $[0,\infty)$, y tiene un % inverso $f_n^{-1}(x)$que también es monótona creciente en $[0,\infty)$.

Estoy interesado en las propiedades de $f_n^{-1}(x)$ (en particular, en su serie de Taylor). Estoy seguro que es una función bien estudiada (o más bien, la familia de funciones), pero no puedo encontrar ninguna literatura, sobre todo porque no sé qué palabras clave utilizar.

¿Alguien sabe un nombre para esta función?

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Dok Puntos 373

Supongamos que una expansión de Taylor alrededor del origen existe positivos radio de convergencia, es decir $$f_n^{-1}(y)=:g(y)=\sum_{k=0}^\infty a_ky^k.$$ Since $g(0)=0$ it follows that $a_0=0$. Consider the relation $$y=g(y)^n+g(y)=\left(\sum_{k\ge 1}a_ky^k\right)^n+\sum_{k\ge 1}a_ky^k $$ which "simplifies" to $$ y= \sum_{k\ge 1}a_ky^k+\sum_{m\ge n}\left(\sum_{k_1+\ldots k_n=m}a_{k_1} \ldots a_{k_n}\right)y^m.$$ Since the latter sum contains monomials of degree $\ge n$ we see right away that $a_1=1$ and $a_2=\ldots a_{n-1}=0$.Let $$c_m= \sum_{k_1+\ldots k_n=m}a_{k_1} \ldots a_{k_n}.$$ The only way $n$ indices $\ge 1$ sum up to $n$ is that $k_1=\ldots k_n=1$, whence $c_n=1$, yielding the coefficient $a_n+1$ for $y^n$ on the RHS. Since this must vanish we have $a_n=-1$.

Continuar como esto podemos ver que para $n<m<2n-1$ todos los términos en la suma definición de $c_m$ involucrar sólo a los productos de $a_j$$1\le j <n$, por lo $a_m=0$$n<m<2n-1$. Por otro lado $c_{2n-1}=n\cdot (-1)$ y desde $a_{2n-1}+c_{2n-1}=0$ obtenemos $a_{2n-1}=n$.

Después de esto las cosas se ponen más complicadas, pero en principio uno puede ir y obtener expresiones para más coeficientes. Todos en todos, asumiendo $f_n^{-1}$ tiene una expansión de Taylor alrededor de cero positivos radio de convergencia, se debe mirar como $$g(x)=x-x^n+nx^{2n-1}+\ldots $$ (Actually, $a_{2n}$ también debe desaparecer..)

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user153012 Puntos 4406

$$f_1^{-1}(x) = \frac{x}{2}$$

$$f_2^{-1}(x) = \frac{1}{2}(-1 \pm \sqrt{4x+1})$$

$$f_3^{-1}(x) = \frac{\sqrt[3]{\frac{2}{3}}}{\sqrt[3]{\sqrt{3}\sqrt{27x^2+4}-9x}} - \frac{\sqrt[3]{\sqrt{3}\sqrt{27x^2+4}-9x}}{\sqrt[3]{2} \cdot 3^{2/3}}$$

Usted puede comprobar que esto responde con WolframAlpha.

En general, $f_n^{-1}(x)$ es la raíz del polinomio $y^n+y-x$ $y$.

No sé si hay un nombre para este problema.

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