10.16
二项式级数是函数 1 加 x 的 m 次幂的麦克劳林级数展开式。当 m 不是正整数时,该级数是无穷级数,因为分子项永远不会变为零。当 x 的绝对值小于 1 时,该级数收敛。
该级数可用来近似诸如狭义相对论中总能量之类的函数。对于一个静止质量为 m naught、以速度 v 运动的物体,其总能量取决于它的质量、速度以及光速 c。
为了应用二项式级数,能量表达式被重写为 1 加上一个微小项的幂次形式。当速度低于 c 时,该项的量值保持在 1 以下,满足收敛条件。
展开表达式后得到速度的各次幂项。当 v 远小于 c 时,每一后续项趋近于零。保留前两项可得到总能量的近似值。
第一项表示物体的静止能量。从总能量中减去此项后,剩下第二项,即经典动能公式。这展示了二项式级数如何近似复杂表达式。
二项式级数将熟悉的二项式定理从有限的多项式展开推广到无穷级数展开。这一区别至关重要:二项式定理适用于正整数指数,而二项式级数的适用范围更广,包括分数指数和负指数。该级数由 (1 + x)m 的麦克劳林级数得到,其中 m 为任意实数指数,且当 |x| < 1 时,该展开式收敛。
熟悉的二项式定理是
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