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等价函数有哪些?

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等价函数是指在特定条件下可以相互替换的函数,通常用于简化计算或近似处理。以下是常见等价函数的分类及示例:

一、三角函数类

当 $x \to 0$ 时

- $\sin(x) \sim x$

- $\tan(x) \sim x$

- $1 - \cos(x) \sim \frac{1}{2}x^2$

- $\arcsin(x) \sim x$

- $\arctan(x) \sim x$

当 $x \to \infty$ 时

- $\sin(x)$ 和 $\tan(x)$ 无等价无穷小,需结合其他函数分析。

二、对数函数类

自然对数:

$\ln(1+x) \sim x$

换底公式:$\log_a(1+x) \sim \frac{x}{\ln a}$

三、指数函数类

指数近似:$e^x - 1 \sim x$

幂函数近似:$(1+x)^n - 1 \sim nx$($n$ 为正整数)

四、其他常用等价公式

极限计算

- $(1+x)^{\frac{1}{n}} - 1 \sim \frac{1}{n}x$

- $\ln(1+x) \sim x - \frac{x^2}{2} + \frac{x^3}{3} - \cdots$(泰勒展开)

导数近似

- $(1+x)^n \sim 1 + nx$

- $a^x \sim e^{x\ln a}$

五、注意事项

适用范围:

等价替换通常在 $x \to 0$ 或 $x \to \infty$ 时成立,需注意函数的定义域。- 精度限制:高阶近似可能引入误差,需根据实际需求选择精度。

以上公式在数学分析、工程计算及金融建模中应用广泛,但需结合具体场景验证其适用性。