products/sources/formale Sprachen/PVS/digraphs image not shown  

Quellcode-Bibliothek

© Kompilation durch diese Firma

[Weder Korrektheit noch Funktionsfähigkeit der Software werden zugesichert.]

Datei: patch-8.lisp   Sprache: PVS

Original von: PVS©

ln_series: THEORY
%----------------------------------------------------------------------------
%
%  Series Expansion for Natural Logarithm Function
%
%  Author: Ricky W. Butler              NASA Langley Research Center
%
%          September 2012 by Anthony Narkawicz (Series is Increasing)
%  Note.  See ln_exp_series_alt for an alternate formulation
%----------------------------------------------------------------------------
BEGIN
   IMPORTING  ln_exp,
              series@taylor_series, 
              convergence_special

   x,y: VAR real
   n,m: VAR nat
   a: VAR sequence[real]
   l,t: VAR real

   abslt1: TYPE = {x: real | abs(x) < 1}
   absle1: TYPE = {x: real | abs(x) <=1}

   noa_posreal: LEMMA not_one_element?[posreal]
   noa_gt_m1 : LEMMA not_one_element?[{x: real | x > -1}]
   conn_gt_m1: LEMMA connected?[{x: real | x > -1}]
   conn_posreal: LEMMA connected?[posreal]
   conn_abslt1: LEMMA connected?[abslt1]
   noa_abslt1: LEMMA not_one_element?[abslt1]
   deriv_domain_gtm1: LEMMA deriv_domain?[{x: real | x > -1}]

   AUTO_REWRITE+ noa_gt_m1 
   AUTO_REWRITE+ conn_gt_m1
   AUTO_REWRITE+ noa_posreal
   AUTO_REWRITE+ deriv_domain_posreal
   AUTO_REWRITE+ conn_posreal
   AUTO_REWRITE+ deriv_domain_gtm1
   AUTO_REWRITE+ conn_abslt1
   AUTO_REWRITE+ noa_abslt1

   nderiv_ln  : LEMMA derivable_n_times?[posreal](ln, n)

   ln_nderiv  : LEMMA nderiv[posreal](n,ln) = IF n = 0 THEN ln ELSE 
                        (LAMBDA (x:posreal): -factorial(n-1)/(-x)^n) ENDIF

   IMPORTING series@taylor_series[abslt1] 

   Gt_m1: TYPE = {x:real | x > -1}
   xgm1:  VAR Gt_m1

   ln_estimate(x:real,n:nat):real = 
         sigma(0,n,(LAMBDA (nn:nat): IF nn=0 THEN 0 ELSE -(-x)^nn/nn ENDIF))

   ln_taylors:     LEMMA EXISTS (c: between[{x:real | x > -1}](1,1+xgm1)):
                     ln(xgm1+1) = ln_estimate(xgm1,n) -(xgm1/-c)^(n+1)/(n+1)

   ln_estimate_error_bound: LEMMA FORALL (xp:posreal):
     abs(ln(xp+1)-ln_estimate(xp,n)) <= xp ^ (n + 1) / (n + 1)

%   --- Series for log(1+x) follows from term-by-term integration
%   --- of 1/(1+x) = 1 - x + x^2 - x^3.  Using term-by-term
%   --- in power_series_integ, we can use proof in Rosenlicht
%   --- page 155 or Salas-Hille pg 466 to get log(1+x) series for abs(x) < 1
%   --- Also use corollary 3 on pg 128 of Rosenlicht to establish that
%   --- ln(1+x) = integral(1,1+x,1/t) = integral(0,x,1/(1+t))
%

   IMPORTING analysis@integral_chg_var,
             reals@abs_lems,
             analysis@integral_diff_doms

   x1: VAR abslt1

   lnp1: LEMMA ln(1+x1) = Integral(1,1+x1,(LAMBDA (t: posreal): 1/t)) 

   ln_estimate_increasing_odd: LEMMA FORALL (px,py:real):
     px<=py IMPLIES ln_estimate(px,2*n+1)<=ln_estimate(py,2*n+1)

   ln_estimate_increasing_even: LEMMA FORALL (x1,y1:absle1):
     x1<=y1 IMPLIES ln_estimate(x1,2*n)<=ln_estimate(y1,2*n)

   lnp1_prep: LEMMA  Integrable?(0,x1,(LAMBDA (u: Gt_m1): 1/(u+1))) AND
                       Integral(1,1+x1,(LAMBDA (t: posreal): 1/t)) = 
                       Integral(0,x1,(LAMBDA (u: Gt_m1): 1/(u+1)))

    geom_neg: LEMMA abs(x) < 1 IMPLIES 
                               convergent?(series(LAMBDA n: (-x) ^ n))  AND
                               1/(1+x) = inf_sum((LAMBDA n: (-x)^n))

    lnp1(x: abslt1): real = ln(1+x)

    lnp1_seq(n): real = IF n = 0 THEN 0 ELSE (-1)^(n+1)/n ENDIF

    IMPORTING series@power_series_integ

    lnp1_conv: LEMMA conv_powerseries?[abslt1](lnp1_seq)

    int_geo_prep: LEMMA Integrable?(0,x1,(LAMBDA (u: abslt1): 1 / (1 + u)))

%   ----- ln(1 + x) = x - x^2/2 + x^3/3 - x^4/4 + .... if |x| < 1 -----

    int_geo_neg: LEMMA conv_powerseries?[abslt1](lnp1_seq) AND
                       Integral(0,x1,(LAMBDA (u: {x:real | x > -1}): 1/(u+1))) 
                          = Inf_sum(lnp1_seq)(x1)  % inf Sum - (-1)^n/n x^n


END ln_series


¤ Dauer der Verarbeitung: 0.21 Sekunden  (vorverarbeitet)  ¤





Druckansicht
unsichere Verbindung
Druckansicht
sprechenden Kalenders

Eigene Datei ansehen




Haftungshinweis

Die Informationen auf dieser Webseite wurden nach bestem Wissen sorgfältig zusammengestellt. Es wird jedoch weder Vollständigkeit, noch Richtigkeit, noch Qualität der bereit gestellten Informationen zugesichert.


Bemerkung:

Die farbliche Syntaxdarstellung ist noch experimentell.


Bot Zugriff