柯西乘积定理(Cauchy Product Theorem)
柯西乘积
结论
在数学上,以法国数学家奥古斯丁·路易·柯西命名的柯西乘积,是指两组数列an,bn的离散卷积。
对两个严格的形式级数(不需要收敛)an,bn:
一般地,对于实数和复数,柯西乘积定义为如下的离散卷积形式:
啥叫形式?
- “形式”是指我们对级数运算时不考虑是否收敛,参见形式幂级数。
- 人们希望,通过对两组级数做实际卷积的有限和的类推,得到无穷级数。
- 就如同两个数列的和是有限范围一样做乘法。 在充分良态(well-behaved)的情况下,上述式子成立。而更重要的一点,尽管这两个无穷级数可能不收敛,它们的柯西乘积仍可能存在。(百度百科)
叽里咕噜说啥呢?
- “形式”,就是对级数做运算的时候,不管能不能得到一个确切的结果(也就是不考虑他是发射还是收敛),先算了再说。就跟形式幂级数一样,就只看式子的样子,也就是形式。
- 咋做运算呢?——就像我们平常算有限个数加起来再相乘那样,对两组无穷多个数加起来的级数(无穷级数 )也做类似的操作。把两组级数按照一种特定方式(类似卷积,就是按一定规则把对应项乘起来再相加 )相乘,得到一个新的无穷级数 。
- 如果各项数值变化比较规律,满足一些条件,这样相乘得到的式子是成立的。而且有意思的是,就算最开始那两个无穷级数加起来没有个确定的数(不收敛 ),按照这种方式乘出来的新级数(柯西乘积 )却有可能是有意义的,能算出个结果来 。
此外,对以下两个级数相乘:
还可以表示为:
其中:
柯西划线法
怎么记住这个公式?
先将两个级数的项写出来,横着一排,竖着一排:
写上对应两个项数的乘积:
划线:
那么,当a级数有三项,b级数有三项的时候就可以下成下面这样:
可以发现,对上面的第i行(i从0到4),都有:每一项的下标和都是i
故:
推广
两个从 n=0 开始的无穷幂级数,与
相乘,得到的结果是一个新的无穷幂级数
,其中新幂级数的第 n 项系数
是通过将 a 系列的前 n+1 项(即
到
)与 b 系列对应的项( 即
到
)两两相乘再求和得到的,也就是
参考资料
柯西乘积_百度百科
张宇十八讲