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階無窮小是什麼意思

階無窮小是指在數學分析中,用來描述無窮小量趨向於零的速度和方式的概念。具體來說:

一階無窮小通常指的是那些主要與自變數線性相關的無窮小量,例如函式 \(y = x\) 中的 \(x\) 本身就可以被視為一階無窮小,因為它在 \(x \to 0\) 時的行為與 \(x\) 的冪次方成正比。

二階無窮小則是指那些在 \(x \to 0\) 時,其行為與 \(x\) 的高次冪(如 \(x^2\)、\(x^3\) 等)成正比的無窮小量。例如,\(x^2\) 是一階無窮小 \(x\) 的二階無窮小,因為它在 \(x \to 0\) 時的行為與 \(x^2\) 成正比。

在比較無窮小時,可以通過計算兩個無窮小量之間的比值的極限來確定它們的階。如果極限為零,則一個無窮小量是另一個的高階無窮小;如果極限為無窮大,則一個是低階無窮小;如果極限為常數且不等於零,則兩個無窮小量是同階無窮小;如果極限為1,則它們是等價的無窮小。

例如,對於函式 \(e^x\) 和 \(1 + x\),\(e^x\) 在 \(x \to 0\) 時的行為可以展開為 \(1 + x + \frac{x^2}{2} + \cdots\),因此可以認為 \(e^x\) 是一階無窮小 \(1 + x\) 的二階無窮小。

綜上所述,階無窮小是指描述無窮小量趨向於零的速度和方式的數學概念,通過比較不同無窮小量之間的行為來確定它們的階數。