বিষয়বস্তুতে চলুন

কোয়ান্টাম জগৎ/সূচকীয় ফাংশন

উইকিবই থেকে

সূচকীয় ফাংশন

[সম্পাদনা]

আমরা exp(x) ফাংশনটি এভাবে সংজ্ঞায়িত করি:

exp(x)=exp(x)  এবং  পার্স করতে ব্যর্থ (সিনট্যাক্স ত্রুটি): {\displaystyle \exp(0)=1।}

এই ফাংশনের মান সর্বত্রই তার ঢালের সমান। প্রথম সংজ্ঞাটি বারবার ডিফারেনশিয়েট করলে আমরা পাই

পার্স করতে ব্যর্থ (সিনট্যাক্স ত্রুটি): {\displaystyle \exp^{(n)}(x)=\exp^{(n-1)}(x)=\cdots=\exp(x)।}

দ্বিতীয় সংজ্ঞা অনুযায়ী exp(k)(0)=1 সকল k-এর জন্য। এর ফলাফল হলো:


exp(x)=k=0xkk!=1+x+x22+x36+x424+


এখন যাচাই করি একটি সুসঙ্গত ফাংশন নিচের সমীকরণটি মেনে চলে কিনা:

f(a)f(b)=f(a+b)

যদি এবং কেবল যদি

পার্স করতে ব্যর্থ (সিনট্যাক্স ত্রুটি): {\displaystyle f^{(i+k)}(0)=f^{(i)}(0)\,f^{(k)}(0)।}

আমরা এটি f গুলোকে a এবং b-এর ঘাত রূপে প্রসারিত করে এবং সহগ তুলনা করে প্রমাণ করব। আমাদের আছে

f(a)f(b)=i=0k=0f(i)(0)f(k)(0)i!k!aibk,

এবং দ্বিপদ উপপাদ্য ব্যবহার করে পাই

(a+b)i=l=0ii!(il)!l!ailbl,

তাহলে আমরা পাই

পার্স করতে ব্যর্থ (সিনট্যাক্স ত্রুটি): {\displaystyle f(a+b)=\sum_{i=0}^\infty {f^{(i)}(0)\over i!}(a+b)^i= \sum_{i=0}^\infty\sum_{l=0}^i\frac{f^{(i)}(0)}{(i-l)!\,l!}\,a^{i-l}\,b^l= \sum_{i=0}^\infty\sum_{k=0}^\infty\frac{f^{(i+k)}(0)}{i!\,k!}\,a^i\,b^k। }

দারুন!

exp(x) ফাংশনটি স্পষ্টভাবে f(i+k)(0)=f(i)(0)f(k)(0) মেনে চলে, তাই f(a)f(b)=f(a+b)–ও মেনে চলে।

f(x)=exp(ux) ফাংশনটিও তাই করে।

এছাড়া, f(i+k)(0)=f(i)(0)f(k)(0) থেকে প্রমাণ হয় পার্স করতে ব্যর্থ (সিনট্যাক্স ত্রুটি): {\displaystyle f^{(n)}(0) = [f'(0)]^n।}

আমরা এখান থেকে পাই:

  • যে ফাংশনগুলো f(a)f(b)=f(a+b) মেনে চলে তারা একটি এক-প্যারামিটার বিশিষ্ট পরিবার তৈরি করে, যেখানে প্যারামিটার হলো বাস্তব সংখ্যা f(0), এবং
  • যে exp(ux) ফাংশনের এক-প্যারামিটার পরিবার f(a)f(b)=f(a+b) মেনে চলে, যেখানে প্যারামিটার হলো বাস্তব সংখ্যা পার্স করতে ব্যর্থ (সিনট্যাক্স ত্রুটি): {\displaystyle u।}

কিন্তু f(x)=vx ফাংশনটিও একটি এক-প্যারামিটার পরিবার তৈরি করে, যা f(a)f(b)=f(a+b) মেনে চলে, যেখানে প্যারামিটার হলো ধনাত্মক সংখ্যা পার্স করতে ব্যর্থ (সিনট্যাক্স ত্রুটি): {\displaystyle v।}

উপসংহার: প্রতিটি বাস্তব সংখ্যা u এর জন্য একটি ধনাত্মক সংখ্যা v আছে (এবং বিপরীতভাবে), যাতে vx=exp(ux) হয়।

সবচেয়ে গুরুত্বপূর্ণ সংখ্যাগুলোর একটি হলো e, যাকে এমন v হিসেবে সংজ্ঞায়িত করা হয় যেখানে u=1, অর্থাৎ: ex=exp(x):

e=exp(1)=n=01n!=1+1+12+16+=2.7182818284590452353602874713526


ন্যাচারাল লগারিদম ln(x) কে exp(x)–এর বিপরীত ফাংশন হিসেবে সংজ্ঞায়িত করা হয়, তাই পার্স করতে ব্যর্থ (সিনট্যাক্স ত্রুটি): {\displaystyle \exp[\ln(x)]=\ln[\exp(x)]=x।} দেখাও যে

পার্স করতে ব্যর্থ (সিনট্যাক্স ত্রুটি): {\displaystyle {d\ln f(x)\over dx}={1\over f(x)}{df\over dx}।}

ইঙ্গিত: exp{ln[f(x)]}–কে ডিফারেনশিয়েট করো।