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테마수학

망원급수

1. 개요

① 망원급수

부분적 항들의 합이 소거 후에 결과적으로 고정된 값만이 남는 수열의 합을 말한다.

이 테크닉은 상쇄 합, 차의 방법, 끼워넣기 합 등으로 불리운다.

② 부분분수

대수학에서 부분분수분해 또는 부분분수전개는 유리식의 분자나

분모의 차수를 낮추는데 이용한다.

전체 분수가 몇 개로 이루어진 분수의 합으로 표시된다.

본질적으로 정수 계수의 다항식들은 유클리드 정역이므로

유클리드 호제법을 이용할 수 있다.

망원급수의 합 형식으로 바꾸어 소거를 이끌기 위해서

위와 같이 두 개의 부분분수로 분해하는 것을 이항 분리법이라고도 부릅니다.

 

2. 예시

[1] 이항분리법1

아래와 같이 끼워넣기 합 테크닉을 이용하여 소거 형식을 만들어 낼 수 있다.

이를 이용하여 이웃한 항을 소거하며 합을 구하면 다음과 같다.

 

[2] 이항분리법2

아래와 같이 부분분수분해를 이용하여 소거 형식을 만들어 낼 수 있다.

이를 이용하여 이웃한 항을 소거하며 합을 구하면 다음과 같다.

 

[3] 이항분리법3

 

[4] 이항분리법4

 

아래의 3차식이 항등식임을 이용하여 구한다.

양변의   k에   1,  2,  3,  ...,  n을 차례로 대입하여 모두 더하면

 

아래 4차식이 항등식임을 이용하여 구할 수 있으며 증명과정은 생략한다.

 

[5] 이항분리법5

 

3. 확장

분수식을 이항분리 또는 그 이상의 항들의 합으로 분리할 때,

부분분수 공식만으로는 해결하기 어렵다.

복잡한 분수식 분해에 특화된 계산 방법이 있다.  (헤비사이드 가리기법)

 

 

4. 맺음말

끝으로 더 나아가 수치해석학에서 나오는

라그랑주 다항식 보간법에 관련된 문제를 소개한다.

이들 과정에는 어떤 연결성이 있음을 알 수 있다.