当 x 趋于无穷时,哪个 f(x) 最小化 g(f(x)) 的阶数

Which f(x) minimizes the order of g(f(x)) as x goes to infinity

假设 f(x) 趋于无穷大,因为 x 趋于无穷大且 a,b>0。找到为

产生最低阶数的 f(x)

因为 x 趋于无穷大。 order 我的意思是 Big O and Little o 表示法。

只能粗略的解决:

我的解决方案:我们可以说当 x 趋于无穷时,ln(1+f(x)) 近似等于 ln(f(x))。然后,我必须最小化

的顺序

因为对于任何 c>0,当 y =sqrt(c) 时 y+c/y 被最小化,b+ln f(x)}=sqrt(ax) 是答案。等价地,f(x)=e^(sqrt(ax)-b) 并且 g(x) 的最低阶是 2 sqrt(ax)。

能帮我求个严谨的答案吗?

最小化(我应该说 extremize)另一个函数的函数的严格方法是使用 Euler-Lagrange 关系

因此:

泰勒展开式:

如果我们只考虑最多 "constant" 项:

这当然是你得到的结果。


接下来,线性项:

我们不能解析地求解这个方程;但是我们可以探索函数 f(x) 扰动 的影响(即参数对先前解决方案的微小变化)。我们显然可以忽略 f 的任何线性变化,但我们可以添加一个正的乘法因子 A:

sqrt(ax)Af显然都是正数,所以RHS是负号。这意味着 ln(A) < 0,因此 A < 1,即新的扰动函数给出了(稍微)更紧的界限。由于 RHS 必须非常小 (1/f),因此 A 不能比 1 小很多。

更进一步,我们可以对 f 的指数添加另一个扰动 B

由于 ln(A) 和 RHS 都变小了,因此 LHS 上的 B 项必须更小才能使符号一致。

所以我们可以得出结论 (1) A 非常 接近 1, (2) B 非常小于1,即你得到的结果实际上是一个很好的上界。

以上也导致了 f.

更高次幂的更严格界限的可能性