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在数学中,符号“o”主要有以下两种常见含义,需根据具体上下文理解:
一、表示无穷小量(小o符号)
当$x$趋近于某个值(如$0$或$infty$)时,如果函数$f(x)$满足$lim_{x to a} frac{f(x)}{g(x)} = 0$,则称$f(x)$是$g(x)$的高阶无穷小,记作$f(x) = o(g(x))$。
应用示例
- 在极限计算中,若$f(x) = x^2 + 1$,则$x^2 + 1 = o(x)$(当$x to 0$时),因为$lim_{x to 0} frac{x^2 + 1}{x} = infty$,但$lim_{x to 0} frac{x^2 + 1}{x^2} = 1$。
- 在泰勒展开中,$f(x)$的余项常用小o符号表示,例如$f(x) = f(a) + f'(a)(x-a) + o(x-a)$。
二、表示渐进上界(大O符号)
定义
若存在正常数$C$和$x_0$,使得当$x > x_0$时,$f(x) leq Cg(x)$,则称$f(x)$是$g(x)$的$O$阶,记作$f(x) = O(g(x))$。
应用示例
- 算法复杂度分析中,若一个算法的时间复杂度为$O(n log n)$,表示其运行时间随输入规模$n$增长的速度不超过$n log n$的某个常数倍。
- 在数值分析中,误差分析常用大O符号描述,例如$E = o(h)$(当$h to 0$时),表示误差项相对于步长$h$是高阶无穷小。
总结
小o符号($o$): 强调“趋近于零”的速度,常用于极限和误差分析。
大O符号($O$):强调“渐进上界”,主要用于算法复杂度分析。
需注意区分小o与大O:
若$f(x) = o(g(x))$,则$f(x)$比$g(x)$更快趋近于零;
若$f(x) = O(g(x))$,则$f(x)$的增长速度不超过$g(x)$的某个常数倍。