AsymptoticEquivalent[f,g,xx*]
给出当 xx* 时
的条件.
AsymptoticEquivalent[f,g,{x1,…,xn}{
,…,
}]
给出当 {x1,…,xn}{
,…,
} 时
的条件.
AsymptoticEquivalent
AsymptoticEquivalent[f,g,xx*]
给出当 xx* 时
的条件.
AsymptoticEquivalent[f,g,{x1,…,xn}{
,…,
}]
给出当 {x1,…,xn}{
,…,
} 时
的条件.
更多信息和选项
- 渐近等价也被表示为 f 渐近于 g,f 渐近等价于 g. 经常从上下文中估计点 x*.
- 渐近等价是一种等价关系,意味着对于所有常数
,当 x 靠近 x* 时,
. 它是比 AsymptoticEqual 更精细的一种渐近等价关系. - 典型的用途包括函数和序列在一些点附近的简单表达式. 它常被用于方程的渐近解.
- 对于有限极限点 x* 和 {
,…,
}: -
AsymptoticEquivalent[f[x],g[x],xx*] 对于所有的
,存在
使得
意味着
成立AsymptoticEquivalent[f[x1,…,xn],g[x1,…,xn],{x1,…,xn}{
,…,
}]对于所有的
,存在
使得
意味着
成立 - 对于无限极限点:
-
AsymptoticEquivalent[f[x],g[x],x∞] 对于所有的
,存在
使得
意味着
成立AsymptoticEquivalent[f[x1,…,xn],g[x1,…,xn],{x1,…,xn}{∞,…,∞}] 对于所有的
,存在
使得
意味着
成立 - 在 x* 附近 g[x] 的值不为无限个零时,当且仅当 Limit[f[x]/g[x],xx*]1 成立时,AsymptoticEquivalent[f[x],g[x],xx*] 才存在.
- 可以给出下列选项:
-
Assumptions $Assumptions 对参数的设定 Direction Reals 趋近极限点的方向 GenerateConditions Automatic 对参数生成条件 Method Automatic 所使用的方法 PerformanceGoal "Quality" 优化目标 - Direction 的可能设置包括:
-
Reals or "TwoSided" 从两个实方向 "FromAbove" or -1 从上面或较大的值 "FromBelow" or +1 从下面或较小的值 Complexes 从所有复方向 Exp[ θ] 从方向 
{dir1,…,dirn} 对变量 xi 分别使用方向 diri - 在 x* 处的 DirectionExp[ θ] 表示接近极限点 x* 的曲线的方向切线.
- GenerateConditions 的可能设置包括:
-
Automatic 只给出非通用条件 True 所有条件 False 不给出条件 None 如果需要条件则不经计算直接返回 - PerformanceGoal 的可能设置包括 $PerformanceGoal、"Quality" 和 "Speed". 当设置为 "Quality" 时,AsymptoticEquivalent 通常可以解出更多的问题或者产生更简单的结果,但是可能会耗费更多的时间和内存.
范例
打开所有单元 关闭所有单元基本范例 (2)
AsymptoticEquivalent[x ^ 2 + 3x + 2 , x ^ 2, x -> ∞]Plot[(2 + 3 x + x^2/x^2), {x, 0, 100}, PlotTheme -> "Detailed", PlotRange -> {0, 2}]AsymptoticEquivalent[x ^ 2 + 5x + y ^ 2, x ^ 2 + y ^ 2, {x, y} -> {∞, ∞}]Plot3D[(x ^ 2 + 5x + y ^ 2/x ^ 2 + y ^ 2), {x, 2, 30}, {y, 2, 30}, PlotTheme -> "Detailed", PlotRange -> {0, 2}]范围 (10)
AsymptoticEquivalent[x, -x ^ 2, x -> ∞]AsymptoticEquivalent[(1/x^2), (1/x Sin[x]), x -> 0]答案可能是布尔表达式,而不是明确的 True 或 False:
AsymptoticEquivalent[(1/Sinh[p(x - 1)]), (1/x - 1), x -> 1]AsymptoticEquivalent[Sin[(x - 2)]^p, Sinh[x - 2], x -> 2]AsymptoticEqual[Sin[p(x - 1)], (x - 1) ^ q, x -> 1]AsymptoticEquivalent[(x - 1) ^ p, (x - 1) ^ q, x -> 1]AsymptoticEquivalent[x^4, x^2 (1 - Cos[Sqrt[2]x])UnitStep[x], x -> 0]AsymptoticEquivalent[x^4, x^2(1 - Cos[Sqrt[2]x]) UnitStep[x], x -> 0, Direction -> "FromAbove"]AsymptoticEquivalent[x^4, x^2(1 - Cos[Sqrt[2]x]) UnitStep[x], x -> 0, Direction -> "FromBelow"]可视化两个函数的比值,显示它从上方趋近于 1,但从下方则不然:
Plot[(x^2(1 - Cos[Sqrt[2]x]) UnitStep[x]/x^4), {x, -1, 1}, PlotTheme -> "Detailed"]像 Sqrt 这样的函数可能在负实数的两个实数方向上具有相同的关系:
AsymptoticEquivalent[(Sqrt[z] - I)^3, I(z + 1)^3 / 8, z -> -1]AsymptoticEquivalent[(Sqrt[z] - I)^3, I(z + 1)^3 / 8, z -> -1, Direction -> -I]AsymptoticEquivalent[(Sqrt[z] - I)^3, I(z + 1)^3 / 8, z -> -1, Direction -> I]这是由于在与坐标轴相交时 Sqrt 的虚部的符号发生了反转:
TableForm[Table[{-1 + Δ, Sqrt[-1 + Δ], Abs[Sqrt[-1 + Δ] - I]}, {Δ, {0.01, -0.01, 0.01I, -0.01I}}], TableHeadings -> {None, {z, Sqrt[z], HoldForm@Abs[Sqrt[z] - I]}}]AsymptoticEquivalent[(Sqrt[z] - I)^3, I(z + 1)^3 / 8, z -> -1, Direction -> Complexes]Plot[{Abs[ (I Δz^3 / 8/(Sqrt[-1 + Δz] - I)^3) - 1], Abs[ (I(I Δz)^3 / 8/(Sqrt[-1 + I Δz] - I)^3) - 1]}, {Δz, -1, 1}, IconizedObject[«plot options»]]AsymptoticEquivalent[(x - 1)^2(y - 2), Sin[ x]Cos[3y / 4], {x, y} -> {1, 2}]Plot3D[{Abs[(x - 1)^2(y - 2)], Abs[Sin[ x]Cos[ 3y / 2]]}, {x, y}∈Disk[{1, 2}, .9], PlotTheme -> "Detailed"]AsymptoticEquivalent[ Exp[x]Log[y], x y, {x, y} -> {-∞, ∞}]AsymptoticEquivalent[Sinh[x]y, Sinh[a x]y ^ 2, {x, y} -> {∞, 1}]选项 (9)
Assumptions (1)
用 Assumptions 为参数指定条件:
AsymptoticEquivalent[1 + x^n, x^n, x -> ∞, Assumptions -> n ≥ 0]AsymptoticEquivalent[1 + x^n, x^n, x -> ∞, Assumptions -> n < 0]Direction (5)
AsymptoticEquivalent[x UnitStep[x], Sin[x], x -> 0, Direction -> "FromBelow"]AsymptoticEquivalent[x UnitStep[x], Sin[x], x -> 0, Direction -> 1]AsymptoticEquivalent[x UnitStep[x], Sin[x], x -> 0, Direction -> "FromAbove"]AsymptoticEquivalent[x UnitStep[x], Sin[x], x -> 0, Direction -> -1]AsymptoticEquivalent[FractionalPart[x ^ 2]Sin[x], 4Sin[2](x - 2), x -> 2, Direction -> "FromBelow"]AsymptoticEquivalent[FractionalPart[x ^ 2]Sin[x], 4Sin[2](x - 2), x -> 2, Direction -> "FromAbove"]AsymptoticEquivalent[FractionalPart[x ^ 2]Sin[x], 4Sin[2](x - 2), x -> 2, Direction -> "TwoSided"]Plot[{FractionalPart[x ^ 2]Sin[x], 4Sin[2](x - 2), Abs[(FractionalPart[x ^ 2]Sin[x]/4Sin[2](x - 2))]}, {x, 1.5, 2.5}, PlotLegends -> "Expressions"]AsymptoticEquivalent[Tan[x], (-2/2x - π), x -> π / 2, Direction -> "FromBelow"]AsymptoticEquivalent[Tan[x], (-2/2x - π), x -> π / 2, Direction -> "FromAbove"]AsymptoticEquivalent[Tan[x], (-2/2x - π), x -> π / 2, Direction -> ℝ]AsymptoticEquivalent[Tan[x], (-2/2x - π), x -> π / 2, Direction -> ℂ]AsymptoticEquivalent[ Sqrt[x - 1] - I, (-I Tanh[x]/2), x -> 0, Direction -> +I]AsymptoticEquivalent[ Sqrt[x - 1] - I, (-I Tanh[x]/2), x -> 0, Direction -> -I]AsymptoticEquivalent[ Sqrt[x - 1] - I, (-I Tanh[x]/2), x -> 0, Direction -> Reals]AsymptoticEquivalent[ Sqrt[x - 1] - I, (-I Tanh[x]/2), x -> 0, Direction -> Complexes]f[x_, y_] := Piecewise[{{x*y, y >= 0 && x <= 0}, {2*x*y, y > 0 && x > 0}}, 0]g[x_, y_] := Sin[x y]AsymptoticEquivalent[f[x, y], g[x, y], {x, y} -> {0, 0}, Direction -> "FromAbove"]AsymptoticEquivalent[f[x, y], g[x, y], {x, y} -> {0, 0}, Direction -> {"FromAbove", "FromAbove"}]AsymptoticEquivalent[f[x, y], g[x, y], {x, y} -> {0, 0}, Direction -> {"FromBelow", "FromAbove"}]AsymptoticEquivalent[f[x, y], g[x, y], {x, y} -> {0, 0}, Direction -> {"FromAbove", Reals}]AsymptoticEquivalent[f[x, y], g[x, y], {x, y} -> {0, 0}, Direction -> {Reals, "FromBelow"}]Plot3D[(f[x, y]/g[x , y]), {x, y}∈Annulus[{.01, 1}], AxesLabel -> Automatic, Exclusions -> {Sin[x y] == 0}]//QuietGenerateConditions (3)
AsymptoticEquivalent[1 + x ^ n, 1, x -> 0, GenerateConditions -> False]AsymptoticEquivalent[1 + x ^ n, 1, x -> 0]AsymptoticEquivalent[1 + x ^ n, 1, x -> 0, Assumptions -> n ≤ 0]AsymptoticEquivalent[Exp[a x], 1, x -> ∞, GenerateConditions -> None]AsymptoticEquivalent[Exp[a x], 1, x -> ∞]AsymptoticEquivalent[x^2 y^2, (x - a)^2y^2, {x, y} -> {0, 0}]当 GenerateConditions->True 时,非通用条件也要报告:
AsymptoticEquivalent[x^2 y^2, (x - a)^2y^2, {x, y} -> {0, 0}, GenerateConditions -> True]应用 (12)
基本应用 (5)
AsymptoticEquivalent[x^n, x^m, x -> ∞, Assumptions -> m > n]AsymptoticEquivalent[a x^n, b x^n, x -> ∞]AsymptoticEquivalent[a x^n + b x^k, a x^n + c x^l, x -> ∞, Assumptions -> 0 < k ≤ l < n]LogLogPlot[{x^3 + 5x^2 + 1, x^3 + 100x + 75, 5x^3 + 1, 5x^3 + 50x^2, x^4, x^4 + 100x^2 + 2500}, {x, 1, 1000}, PlotTheme -> {"Detailed", "Marketing"}]AsymptoticEquivalent[(1/x^n), (1/x^m), x -> 0, Assumptions -> m > n > 0]AsymptoticEquivalent[(a/x^n), (b /x^n), x -> 0]AsymptoticEquivalent[(a/x^n) + (b/x^k), (a/x^n) + (c/x^l), x -> 0, Assumptions -> 0 < k ≤ l < n]LogLogPlot[{x^-3 + 5x^-2 + 1000, x^-3 + 100x + 75, 5x^-3 + 1, 5x^-3 + 50x^-2, x^-4, x^-4 + 100x^-2 + 2500}, {x, 0, 1}, PlotTheme -> {"Detailed", "Marketing"}, ImageSize -> Medium]AsymptoticEquivalent[x^2(2 + Sin[1 / x]), 2x^2, x -> 0]AsymptoticEqual[x^2(2 + Sin[1 / x]), 2x^2, x -> 0]Plot[{Abs[x^2(2 + Sin[1 / x])], x^2}, {x, -(1/3), (1/3)}, PlotLegends -> "Expressions"]LogLogPlot[{Abs[x^2(2 + Sin[1 / x])], 2x^2}, {x, 10 ^ -4, 1 / 3}, PlotLegends -> "Expressions", PlotPoints -> 101]AsymptoticEquivalent[x^2(2 + Sin[x]), 2x^2, x -> ∞]AsymptoticEqual[x^2(2 + Sin[x]), 2x^2, x -> 0]LogPlot[{Abs[x^2(2 + Sin[x])], 2x^2}, {x, 1, 100}, PlotLegends -> "Expressions"]AsymptoticEquivalent[x^2Sin[10 / x], 10x, x -> ∞]LogPlot[{Abs[x^2Sin[10 / x]], 10x}, {x, 1, 20}, PlotLegends -> "Expressions", PlotRange -> All]渐近近似 (7)
如果
时
,则函数
在
时近似于
,且具有较小的相对误差. 证明
时
近似于
,且具有较小的相对误差:
AsymptoticEquivalent[Exp[x], 1 + x, x -> 0]AsymptoticEquivalent[(1/x) + (1/x^2), (1/x^2), x -> 0]Limit[Abs[((1/x) + (1/x^2)) - (1/x^2)], x -> 0]同样地,Stirling 公式
对
在
时的近似也具有较小的相对误差:
AsymptoticEquivalent[n!, Sqrt[2π n](n / E)^n, n -> ∞]Limit[n! - Sqrt[2π n](n / E)^n, n -> ∞]如果
是一个函数,
是
在
附近的近似值,如果在
处
,则近似是渐近的. 换句话说,近似具有较小的相对误差. 证明
是
在
处的渐近近似值:
AsymptoticEquivalent[x^2 + x + 1, 1, x -> 0]AsymptoticEquivalent[x^2 + x + 1, x + 1, x -> 0]AsymptoticEquivalent[x^2 + x + 1, 1.5, x -> 0]AsymptoticEquivalent[n!, Sqrt[2π n](n / E)^n, n -> ∞]AsymptoticEquivalent[PrimePi[x], x / Log[x], x -> ∞]AsymptoticEquivalent[PrimePi[x], LogIntegral[x], x -> ∞]Series 可以生成基本函数和特殊函数的渐近近似. 例如,生成
在
处的 10 次 (degree-10) 近似:
sin = Normal@Series[Sin[x], {x, 0, 10}]AsymptoticEquivalent[Sin[x], sin, x -> 0]给出 Cot[x] 在 0 处的渐近级数:
cot = Normal@Series[Cot[x], {x, 0, 5}]AsymptoticEquivalent[Cot[x], cot, x -> 0]证明 Gamma[x] 的级数在 -1 处是渐近级数:
gamma = Normal@Series[Gamma[x], {x, -1, 2}]AsymptoticEquivalent[Gamma[x], gamma, x -> -1]expr = Normal@Series[Log[Sin[x]]^1 / 3, {x, 0, 3}]AsymptoticEquivalent[Log[Sin[x]]^1 / 3, expr, x -> 0]当要近似的函数在近似点的每个邻域中无限多次逼近于零时,渐近近似可能会有微妙的变化. 作为一个例子,我们来考虑
在
附近的渐近展开式:
besselJ = Normal@Series[BesselJ[1, x], {x, ∞, 2}]AsymptoticEquivalent[BesselJ[1, x], besselJ, x -> ∞]{BesselJ[1, x], besselJ} /. x -> BesselJZero[1, 25]//NPlot[besselJ / BesselJ[1, x], {x, 1, 40}, PlotTheme -> "Detailed", PlotPoints -> 200]另一方面,我们来考虑永远非零的 Hankel 函数
的近似:
hankel1 = Normal@Series[HankelH1[1, x], {x, ∞, 2}]//ExpandAsymptoticEquivalent[HankelH1[1, x], hankel1, x -> ∞]hankel2 = Normal@Series[HankelH2[1, x], {x, ∞, 2}]//ExpandAsymptoticEquivalent[HankelH2[1, x], hankel2, x -> ∞]由于
,作为两个这种近似的和,它的近似可以理解为几乎是渐近的:
FullSimplify[besselJ == (hankel1 + hankel2/2)]besselJP1 = Normal@Series[1 + BesselJ[1, x], {x, ∞, 2}]//ExpandAsymptoticEquivalent[1 + BesselJ[1, x], besselJP1, x -> ∞]Plot[(besselJP1/1 + BesselJ[1, x]), {x, 1, 40}, PlotTheme -> "Detailed"]用 AsymptoticIntegrate 来生成定积分的渐近近似. 例如,求
在
时的渐近近似,并与精确值进行比较:
{approx, exact} = {AsymptoticIntegrate[E ^ (t x), {t, 0, 1}, {x, 0, 3}] , Integrate[E ^ (t x), {t, 0, 1}]}AsymptoticEquivalent[exact, approx, x -> 0]approx2 = AsymptoticIntegrate[E ^ (t x), {t, 0, 1}, {x, 0, 1}]AsymptoticEquivalent[exact, approx2, x -> 0]AsymptoticEquivalent[approx, approx2, x -> 0]用 AsymptoticIntegrate 来生成不定积分的渐近近似,尽管要考虑积分常数. 求
在
时的近似:
{approx, exact} = {AsymptoticIntegrate[Sin[x], x, {x, 0, 3}], Integrate[Tan[x] Cos[x], x]}AsymptoticEquivalent[exact, approx, x -> 0]approx2 = AsymptoticIntegrate[x^x, x, {x, 0, 2}]approx1 = AsymptoticIntegrate[x^x, x, {x, 0, 1}]AsymptoticEquivalent[approx2, approx1, x -> 0]用 AsymptoticDSolveValue 生成微分方程的渐近近似:
deqn = {y''[x] - (x ^ 4 + E ^ x Sin[x]) y[x] == 0 == 0, y[0] == 0, y'[0] == 2};approx = AsymptoticDSolveValue[deqn, y[x], {x, 0, 8}]approx2 = AsymptoticDSolveValue[deqn, y[x], {x, 0, 12}]AsymptoticEquivalent[approx2, approx, x -> 0]与通过 NDSolveValue 获得的数值解进行比较:
nsol = NDSolveValue[deqn, y[x], {x, 0, 0.5}]Table[nsol - approx2, {x, 0, 0.5, 0.1}]属性和关系 (4)
AsymptoticEquivalent 是一种等价关系,意味着它是自反的(即
):
AsymptoticEquivalent[f[x], f[x], x -> x0]{f, g, h} = {x, x^2 / (1 + x), x^3 / (1 + x^2)};{AsymptoticEquivalent[f, g, x -> ∞], AsymptoticEquivalent[g, h, x -> ∞], AsymptoticEquivalent[f, h, x -> ∞]}{AsymptoticEquivalent[f, g, x -> ∞], AsymptoticEquivalent[g, f, x -> ∞]}当且仅当 Limit[f[x]/g[x],xx0]1 时,AsymptoticEquivalent[f[x],g[x],xx0] 的结果为:
{f, g} = {x, x^2 / (1 + x)};{AsymptoticEquivalent[f, g, x -> ∞], Limit[f / g, x -> ∞]}具体来讲,如果极限为 Indeterminate,则
:
{f, g} = {x(1 + Sin[x]), x^2 / (1 + x)};{AsymptoticEquivalent[f, g, x -> ∞], Limit[f / g, x -> ∞]}{f, g} = {x, x^2 / (1 + x)};{AsymptoticEquivalent[f, g, x -> ∞], AsymptoticEqual[f, g, x -> ∞]}反过来不成立,所以 AsymptoticEquivalent 比 AsymptoticEqual 更严格:
{f, g} = {x, 2x^2 / (1 + x)};{AsymptoticEquivalent[f, g, x -> ∞], AsymptoticEqual[f, g, x -> ∞]}{f, g} = {x, x^2 / (1 + x)};{AsymptoticEquivalent[f, g, x -> ∞], AsymptoticLess[f - g, g, x -> ∞]}{AsymptoticEquivalent[f, g, x -> ∞], AsymptoticGreater[g, f - g, x -> ∞]}相关指南
-
▪
- 渐近
文本
Wolfram Research (2018),AsymptoticEquivalent,Wolfram 语言函数,https://reference.wolfram.com/language/ref/AsymptoticEquivalent.html.
CMS
Wolfram 语言. 2018. "AsymptoticEquivalent." Wolfram 语言与系统参考资料中心. Wolfram Research. https://reference.wolfram.com/language/ref/AsymptoticEquivalent.html.
APA
Wolfram 语言. (2018). AsymptoticEquivalent. Wolfram 语言与系统参考资料中心. 追溯自 https://reference.wolfram.com/language/ref/AsymptoticEquivalent.html 年
BibTeX
@misc{reference.wolfram_2026_asymptoticequivalent, author="Wolfram Research", title="{AsymptoticEquivalent}", year="2018", howpublished="\url{https://reference.wolfram.com/language/ref/AsymptoticEquivalent.html}", note=[Accessed: 14-August-2026]}
BibLaTeX
@online{reference.wolfram_2026_asymptoticequivalent, organization={Wolfram Research}, title={AsymptoticEquivalent}, year={2018}, url={https://reference.wolfram.com/language/ref/AsymptoticEquivalent.html}, note=[Accessed: 14-August-2026]}