Асимптотическое выражение

Асимптотическое выражение, сравнительно простая элементарная функция, приближённо равная (с как угодно малой относительной погрешностью) более сложной функции при больших значениях аргумента (или при значениях аргумента, близких к данному значению, например нулю); А. в. иногда называется также асимптотической формулой или оценкой. Точное определение: функция j(x) является А. в. для f(x) при х ® ¥ (или х ® а), если f(x)/j(x) ® 1 при х ® ¥ (или х ® а), или, что то же самое, если f(x) = j(x)[1 + a(x)], где a(х) ® 0 при х ® ¥ (или х ® а). В этом случае пишут: f(x) ~ j(x) при х ® ¥ (или х ® а). Как правило, j(x) должна быть легко вычислимой функцией. Простейшими примерами А. в. при х ® 0 могут служить sinx ~ x, tgx ~ x, ctgx ~ 1/x, 1 - cosx ~ x²2, ln(1 + x) ~ x, a^x - 1 ~ xlna (a > 0, a ¹ 1). Более сложные А. в. при х ® ¥ возникают для важных функций из теории чисел и специальных функций математической физики. Например, p(x) ~ x/lnх, где p(x) — число простых чисел, не превосходящих х,

  где Г(u) — гамма-функция , для целочисленных значений х = n имеем Г(n + 1) = n!, что приводит к Стирлинга формуле:

  Ещё более сложными А. в. обладают, например, Бесселя функции.

  А. в. рассматриваются также в комплексной плоскости z = x + iy. Так, например, \sin(x + iy)\ ~ e^/y//2 при y ® ¥ и y ® -¥.

  А. в. является, вообще говоря, частным случаем (главным членом) более сложных (и точных) приближённых выражений, называемых асимптотическими рядами, или разложениями.

  Лит.: де Брёйн Н. Г., Асимптотические методы в анализе, пер.(перевод) с англ.(английский), М., 1961; Евграфов М. А., Асимптотические оценки и целые функции, 2 изд., М., 1962.

  В. И. Левин.