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
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
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。