¿Cómo crean funciones las series / secuencias? ¿Cómo se relaciona con las funciones racionales, exponenciales y trigonométricas?

Una secuencia es una función cuyo dominio son los números naturales. Las secuencias se pueden usar para crear una serie. Las formas bien conocidas de aproximación de funciones son la serie Taylor o la serie MacLauren, que son lo mismo, excepto que se basan en un punto diferente. Es importante que estas series converjan porque las series no convergentes son infinitas.

Más importante aún, podemos aproximar funciones interpolando la función subyacente con una serie de funciones básicas. Esto se aplica en el mundo real en el procesamiento de señales y otras cosas, la serie de Fourier descompone una función en una suma de funciones periódicas. Cuáles son las funciones trigonométricas.

Serie de Fourier – Wikipedia

La serie chebyshev es otro medio de interpolar una función y aproximar una función, relacionada con esto.

Polinomios de Chebyshev – Wikipedia

Cómo convergen las series y su error es importante, ya que se utilizan para aproximar los datos.

En general, estas secuencias son importantes y bien estudiadas. Podemos pensar en un espacio vectorial de secuencias infinitas de números reales o complejos, estas son funciones. Los espacios [math] Lp [/ math] son ​​conjuntos de espacios que tienen integrales finitas bajo normas dadas y obedecen las propiedades del espacio vectorial. Entonces son convergentes.

Espacio lp – Wikipedia

Creo que la parte clave absoluta de esto es la pregunta:

“¿Qué es una función?”

Si bien las nociones intuitivas sobre los conjuntos pueden llevarte bastante lejos, absolutamente necesitas comprender las funciones a nivel formal si quieres hacer matemáticas.

No voy a ir por el camino totalmente riguroso aunque.

Una función [matemática] f [/ matemática] va de un conjunto [matemático] X [/ matemático] a otro conjunto [matemático] Y [/ matemático]

Esto se denota con

[matemáticas] f: X \ a Y [/ matemáticas]

Toma elementos del conjunto [math] X [/ math] y los envía a elementos del conjunto [math] Y [/ math]

para que cada [matemática] x \ en X [/ matemática] se asigne a un elemento único de [matemática] Y [/ matemática]

En total, la función completa se denota con

[matemáticas] f: X \ a Y [/ matemáticas]

[matemáticas] x \ mapsto f (x) [/ matemáticas]

Un ejemplo de esto

[matemáticas] f: \ {38,2, a \} \ a \ {40, h, i, 20 \} [/ matemáticas]

[matemáticas] 38 \ mapsto h [/ matemáticas]

[matemáticas] 2 \ mapsto h [/ matemáticas]

[matemáticas] a \ mapsto 40 [/ matemáticas]

Esta es una función completamente bien definida.

Entonces, ¿cómo las secuencias y las series forman funciones?

Bueno, simplemente son una forma diferente de representar la parte [math] f (x) [/ math].

Por ejemplo:

[matemáticas] f: \ {0,1 \} \ a \ mathbb {Q} [/ matemáticas]

[matemáticas] \ displaystyle x \ mapsto \ sum_ {i = 1} ^ {\ infty} \ frac {x} {2 ^ i} [/ matemáticas]

Entonces [matemáticas] f (0) = 0 [/ matemáticas] y

[matemáticas] \ displaystyle f (1) = \ sum_ {i = 1} ^ {\ infty} \ frac {1} {2 ^ i} = 1 [/ matemáticas]

Nada especial sucedió aquí. Solo tienes una serie en cada punto.

La convergencia es importante, porque recuerda que necesitas mapear a [math] Y [/ math]. Eso a menudo solo se da cuando la serie converge.

Lo mismo es cierto para las secuencias.