Congettura sperimentalmente l'ordine di infinitesimo rispetto a x di ex-1-x per x → 0, ossia cerca per quale α è dello stesso ordine di xα.
Sappiamo che
ex-1 ≈ x per x → 0, ovvero che ex = 1 + x + ... (con "..." infintesimo di ordine superiore rispetto a x).
Cerco k·xα tale che ex-1-x ≈ k·xα per x → 0
Studio la velocità con cui exp(x)-1-x tende a 0. Posso usare una comune calcolatrice, ma conviene usare un programmino; impieghiamo il
Basic (ma si può tradurre il programmino in un altro linguaggio):
10 e=2.7182818284590452 20 x=1: for i=0 to 5 : y=e^x-1-x : print "x = "; x, "y = "; y : x=x/10 : next x = 1 y = 0.7182818284590451 x = 0.1 y = 0.005170918075647707 x = 0.01 y = 0.00005016708416794892 x = 0.001 y = 5.001667083845765e-7 x = 0.0001 y = 5.000166714092739e-9 x = 0.00001 y = 5.0000069648240756e-11
Posso facilmente congetturare che e^x-1-x tende a 0 come x². Confronto e^x-1-x con x²:
10 e=2.7182818284590452 20 x=1: for i=0 to 5: r=x^2/(e^x-1-x): print "x = "; x,"x^2/(e^x-1-x) = "; r: x=x/10: next x = 1 x^2/(e^x-1-x) = 1.3922111911773332 x = 0.1 x^2/(e^x-1-x) = 1.9338925609931281 x = 0.01 x^2/(e^x-1-x) = 1.993338892593815 x = 0.001 x^2/(e^x-1-x) = 1.999333388721073 x = 0.0001 x^2/(e^x-1-x) = 1.9999333165863173 x = 0.00001 x^2/(e^x-1-x) = 1.9999972140742508
Posso facilmente congetturare che e^x-1-x ≈ 1/2·x², ovvero che ex = 1 + x + x2/2 + ... (con "..." infinitesimo di ordine superiore rispetto a x²).
[la cosa può essere dimostrata ad es. mediante il teorema dell'Hopital:
D(exp(x)-1-x)/D(x^2) = (exp(x)-1)/(2x); D(exp(x)-1)/D(2x) = exp(x)/2 → 1/2]
Se con WolframAlpha introduco exp(x)-1-x ottengo x^2/2 + x^3/6 + x^4/24 + x^5/120 + x^6/720 + ... ossia una approssimazione polinomiale ancora migliore.
Per altri commenti: infiniti e infinitesimi
(e propr. delle funz. continue e derivabili)
neGli Oggetti Matematici.