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2014-03-22 17:45:13
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e^x 처럼 멱급수 전개와 값이 같은 함수를 analytic function이라고 불러요. 단 어느 범위에서 값이 같은지 단서가 붙어요. e^x는 모든 실수에서 함수값과 멱급수 전개로 나오는 값이 같으니 e^x는 R(실수 집합)에서 analytic 이라고 하구요.
질문하신 건 x=0근처에서만 무한히 미분가능하면 되지만, 조건을 더 강하게 해서 모든 점에서 무한번 미분가능한 함수는 smooth function이라고 불러요.
문제는 생각해보신 것처럼 smooth지만 R에서 analytic이 아닌 함수도 있다는 거예요. e^x + g(x), g(x) = 0 for x <= 1, g(x) = e^(-1/(x-1)) for x > 1을 생각하면 x <= 1에서는 e^x와 같으니 x=0에서 멱급수 전개를 해도 e^x하고 똑같이 나오죠. 하지만 뭔가 더하니까 x>1에서는 함수값과 0에서 멱급수 전개한 값이 달라지구요. 이 함수는 (-1,1)에서는 analytic이지만, R에서는 analytic이 아닌 경우예요. g(x)도 무한번 미분가능하니 더한것도 smooth는 맞지만요.
단 어떤 함수가 0에서 e^x와 똑같은 멱급수 전개를 갖고, 이 함수가 R에서 analytic이라면 analytic 정의 때문에 이 함수는 정확히 e^x가 되죠.
더 궁금하시면 이 링크들 읽어보세요.
http://en.wikipedia.org/wiki/Taylor_series 의 analytic functions 부분,
http://en.wikipedia.org/wiki/Analytic_function 의 definitions, examples 부분,
http://en.wikipedia.org/wiki/Smooth_function 의 smoothness -> relation to analyticity
http://en.wikipedia.org/wiki/Non-analytic_smooth_function 의 definition of the function, the function is smooth, the function is not analytic