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数学分析
第三篇 函数论
超越函数
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2025-08-06 15:31
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超越函数
## 超越函数 从运算的代数性质划分范围,类似于实数分类,函数还有代数函数与超越函数之分。若 $y=f(x)$ 是代数方程 $$ a_0(x) y^n+a_1(x) y^{n-1}+\cdots+a_{n-1}(x) y+a_n(x)=0 $$ 的解,则称 $y=f(x)$ 为代数函数,其中 $a_i(x)(i=1,2, \cdots, n)$ 是 $x$ 的多项式。 例如,多项式本身是代数函数,并称为有理整函数。又如 $$ y=\frac{a x^n+a_1 x^{n-1}+\cdots+a_{n-1} x+a_n}{b_0 x^m+b_1 x^{m-1}+\cdots+b_{m-1} x+b_m} \quad\left(a_0 \neq 0, b_0 \neq 0\right) $$ 是代数函数,并称为有理分式(函数).上述两种函数统称为有理函数.不是有理函数的代数函数称为无理函数,如用无理根式表出的函数。 不是代数函数的函数称为超越函数,例如指数函数、对数函数、三角函数与反三角函数等。 `例` 证明 $y=\sqrt{x}$ 不是有理函数。 证明 反证法.若有 $\sqrt{x}=\frac{a_0+a_1 x+\cdots+a_n x^n}{b_0+b_1 x+\cdots+b_m x^m}$ ,则取 $x=k^2$( $k$ 是正整数),可得 $$ P(k)=a_0-b_0 k+a_1 k^2-b_1 k^3+\cdots+a_n k^{2 n}\left(\text { 或 }-b_m k^{2 m+1}\right)=0 \text {. } $$ 这说明多项式 $P(x)=0$ 有无穷多个不同实根,从而知 $P(k) \equiv 0$ 。因此,我们有 $a_0=$ $b_0=a_1=b_1=\cdots=0$ .也就是说,$\sqrt{x}$ 不能表成有理函数.
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