4.2 知识点复习

4.2.1 大O与小o,函数的主项,阶的比较

重要概念回顾

(1)

大O:当x→a时,称f(x)=O(g(x)),若∃M>0,∃U∘(a,δ)使得x∈U∘(a,δ)⟹|f(x)|≤M|g(x)|。

(2)

小o:当x→a时,称f(x)=o(g(x)),若∀ε>0,∃U∘(a,δ)使得x∈U∘(a,δ)⟹|f(x)|≤ε|g(x)|。

(3)

有界量:当x→a时,称函数f是有界量(即f(x)=O(1)),若∃M>0,∃U∘(a,δ)使得x∈U∘(a,δ)⟹|f(x)|≤M。

(4)

不比~更低阶的无穷小、更高阶的无穷小,不比~更低阶的无穷大、更高阶的无穷大。

(5)

同阶:称f与g同阶,若f(x)=O(g(x))且g(x)=O(f(x))。

(6)

等价:称f与g等价,若f(x)=g(x)+o(g(x))。

重要定理回顾

(1)

大O与小o的运算性质:

  • f=O(f);一般f∉o(f),除非在c的某个去心邻域中f(x)=0。
  • f=o(g)⟹f=O(g),即o(g)⊆O(g)。一般o(g)≠O(g),除非g(x)=0。
  • f=O(p)∧g=O(q)⟹fg=O(pq)。
  • f=O(p)∧g=o(q)⟹fg=o(pq)。
  • o(h)和O(h)都是线性空间,即f=O(h)∧g=O(h)⟹λf+μg=O(h),对o成立类似的结论,其中λ,μ∈R。
(2)

当x→a时,若f(x)+o(f(x))=G(x)+o(g(x)),G(x)=O(g(x)),则f(x)=G(x)+o(g(x))。

(3)

推论:当x→a时,若f(x)=g(x)+o(g(x)),则g(x)=f(x)+o(f(x))。

应用

(1)

当x→0时,sin⁡x=x+o(x),cos⁡x=1−x22+o(x2),tan⁡x=x+o(x)。

(2)

当x→0时,ex=1+x+o(x),ln⁡(1+x)=x+o(x),(1+x)r=1+rx+r(r−1)2!x2+o(x2)。

(3)

设0<α<β。当x→0+时,xβ是比xα更高阶的无穷小;当x→+∞时,xβ是比xα更高阶的无穷大。

注

(1)

算法理论(如数据结构)中还常用Ω,Θ符号。

(2)

有些教材用 “f(x)∼g(x)” 来表示f与g等价,并提出了无穷小等价替换的做法。我们不建议使用这种方法,请大家在计算过程中始终保留o记号。