Дьяконов Владимир Павлович
Шрифт:
5.2.3. Работа с функциями piecewise
С функциями типа piecewise можно работать как с обычными функциями. При этом необходимые операции и преобразования осуществляются для каждой из частей функции и возвращаются в наглядной форме.
Ниже приведен пример задания функции f в аналитической форме (файл piecewi):
Для выявления характера функции воспользуемся функцией convert и создадим объект g в виде кусочной функции:
Выполним дифференцирование и интегрирование функции:
Как нетрудно заметить, результаты получены также в виде кусочных функций. Можно продолжить работу с функцией f и выполнить ее разложение в степенной ряд:
Чтобы убрать член с остаточной погрешностью, можно выполнить эту операцию следующим образом:
Обратите внимание на то, что поскольку разложение в ряд ищется (по умолчанию) в окрестности точки х=0, то при этом используется только тот кусок функции, в котором расположена эта точка.
5.3. Операции с полиномами
5.3.1. Определение полиномов
К числу наиболее известных и изученных аналитических функций относятся степенные многочлены — полиномы. Графики полиномов описывают огромное разнообразие кривых на плоскости. Кроме того, возможны рациональные полиномиальные выражения в виде отношения полиномов. Таким образом, круг объектов, которые могут быть представлены полиномами, достаточно обширен, и полиномиальные преобразования широко используются на практике, в частности, для приближенного представления других функций.
Под полиномом в СКМ сумма выражений с целыми степенями. Многочлен для ряда переменных — многомерный полином. К одномерным полиномам относятся степенной многочлен
а также отдельная переменная х и константа. Большое достоинство полиномов состоит в том, что они дают единообразное представление многих зависимостей и для своего вычисления требуют только арифметических операций (их число значительно сокращается при использовании хорошо известной схемы Горнера). Производные от полиномов и интегралы с подынтегральными функциями-полиномами легко вычисляются и имеют простой вид. Есть и достаточно простые алгоритмы для вычисления всех (в том числе комплексных) корней полиномов на заданном промежутке.
5.3.2. Выделение коэффициентов полиномов
Для выделения коэффициентов полиномов в Maple служат следующие функции:
coeff(p, х) — возвращает коэффициент при х полинома p;
coeff(p, x, n) — возвращает коэффициент для члена со степенью n полинома p;
coeff(p, x^n) — возвращает коэффициенты при x^n полинома p;
coeffs(p, х, 't') — возвращает коэффициенты полинома нескольких переменных, относящиеся к переменной x (или списку переменных) с опцией 't', задающей имя переменной;
collect(p, x) — возвращает полином, объединяя коэффициенты при степенях переменной х.
Ниже даны примеры применения этих функций (файл coefcoll):