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恆等式

鎖定
恆等式(identities),數學概念,恆等式是無論其變量如何取值,等式永遠成立的算式。恆等式成立的範圍是左右函數定義域的公共部分,兩個獨立的函數卻各自有定義域,與x在非負實數集內是恆等的,而在實數集內是不恆等的。 [1] 
恆等式有多個變量的,也有一個變量的,若恆等式兩邊就一個變量,恆等式就是兩個 解析式之間的一種關係。
中文名
恆等式
外文名
identities
類    別
數學概念
性    質
無論其變量如何取值等式永遠成立
應用學科
數學
符    號

恆等式例子

sin²α+cos²α=1
a²-b²=(a+b)(a-b)
定義
恆等式符號“≡”。
兩個解析式之間的一種關係。給定兩個解析式,如果對於它們的定義域(見函數)的公共部分(或公共部分的子集)的任一數或數組,都有相等的值,就稱這兩個解析式是恆等的。例如x²-y²與(x+y)(x-y) ,對於任一組實數(a,b),都有a²-b²=(a+b)(a-b),所以x²-y²與(x+y)(x-y)是恆等的。
兩個解析式恆等與否不能脱離指定的數集來談,因為同樣的兩個解析式,在一個數集內是恆等的,在另一個數集內可能是不恆等的。例如
與x,在非負實數集內是恆等的,而在實數集內是不恆等的。

恆等式相關聯繫

“函數相等”與“恆等式”之間有什麼關係,由“恆等式”能得出“函數相等”嗎? [2] 
數學上,恆等式是無論其變量在給定的取值範圍內取何值,等式永遠成立的算式。恆等式有多個變量的,也有一個變量的,若恆等式兩邊就一個變量,恆等式就是兩個 解析式之間的一種關係。給定兩個解析式,如果對於它們的定義域(見函數)的公共部分(或公共部分的子集)的任一數或數組,都有相等的值,就稱這兩個解析式 是恆等的。
y=f(x)與y=g(x)相等,顯然f(x)=g(x)是定義域上的恆等式;若f(x)=g(x)是恆等式,那麼y=f(x)與y=g(x)相等嗎?看下面的例子。
1
是恆等式,則f(x)=與g(x)=
相等;
2.若
=
是恆等式,則
相等.
顯然命題1和命題2都不是真命題。恆等式成立的範圍是左右函數定義域的公共部分,兩個獨立的函數卻各自有定義域
在判定
奇偶性時,常有學生用
奇偶性替代,理由是
=
是恆等式,但是
不相等,方法錯誤。因為,
=
當且僅當
時候,
.所以當用
代替
的時候,定義域是被放大。導致錯誤。
由此可得如下命題:
1.若y=f(x)與y=g(x)有相同的定義域,對於定義域內的任一個x均有f(x)=g(x)則y=f(x)與y=g(x)是相等函數,同時兩解析式必相同。
2.若y=f(x)與y=g(x)是相等函數,則兩個函數的解析式相同,於是其中的參數都能對應相等。

恆等式著名恆等式

歐拉恆等式:
e+1=0,e是自然對數的底,π是圓周率,i是虛數單位。它來源於eix=cosx+isinx(複數的三角表示),令x=π就得。
設F(X)=0的n個根X1,X2,……,Xn.對於k∈N,記Sk=X1k+X2k+……+Xnk.則有
C0Sk+C1Sk-1+……+CnSk-n=0 ,當k>0 (N1)
C0Sk+C1Sk-1+……+Ck-1S1+kCk=0 ,當1≤k≤n (N2)

恆等式乘法公式類

  • 分配律 ab+ac=a(b+c)
  • 完全平方
    • 三數和平方 (a+b+c)²=a²+b²+c²+2ab+2ac+2bc
    • 推廣:(a+b+c+...+n)²=a²+b²+...+n²+2ab+2ac+...+2an+2bc+2bd+...+2(n-1)n
    • 和平方(a+b)²=a²+2ab+b²
    • 差平方(a-b)²=a²-2ab+b²
  • 平方差(a+b)(a-b)=a²-b²推廣:aⁿ-bⁿ= (a-b)(aⁿ⁻¹+aⁿ⁻²b+aⁿ⁻³b²+...a²bⁿ⁻³+abⁿ⁻²+bⁿ⁻¹)
  • 立方和 (a+b)(a²-ab+b²)=a³+b³
  • 立方差 (a-b)(a²+ab+b²)=a³-b³
  • 和立方 (a+b)³=a³+3a²b+3ab²+b³
  • 差立方 (a-b)³=a³-3a²b+3ab²-b³

恆等式函數類恆等式

恆等式其他恆等式

參考資料
  • 1.    耿濟, 黃循浩. 孿生組合恆等式 (三)[J]. 海南大學學報 (自然科學版), 2000, 18(1): 1-8.
  • 2.    程崇高, 鄧宗琦. 一個微分-積分恆等式及其應用[J]. 華中師範大學學報 (自然科學版), 1993, 4: 433-435.