Van der Waerdenin funktio
Jatkuva funktio, jolla ei ole missään derivaatta.
25.03.08 Heikki Apiola
Liittyy Markku Halmetojan kirjoitukseen Solmun numerossa 3/2008.
Apufunktioita: Jaksollinen jatko: JJ
Käytetään samaa, jaksollisen jatkamisen suorittavaa apufunktiota kuin Weierstassin funktion yhteydessä selitetään.Määritellään
> | #g:=x->abs(x-floor(2*x)); |
Maplessa voidaan määritellä funktio paloittain. Tässä on selkeä "aaltosulkufunktion" (etäisyys lähimmästä kokonaisluvusta)
määritelmä välillä [0,1]:
> | g:=x->piecewise(x >=0 and x <=1/2,x,x>1/2 and x <=1,1-x); |
Jatketaan jaksollisena, jaksovälinä [0,1].
> | G:=JJ(g,0..1); |
> | plot(G,-5..5,numpoints=300); |
> |
Määritellään sarjan osasummafunktio:
> | osasumma:=N->sum(G((10)^k*x)/10^k,k=0..N); |
> | plot([osasumma(0),osasumma(1),osasumma(2),osasumma(3)],x=-1..1,color=[red,green,blue,black]); |
> | plot([osasumma(5),osasumma(10)],x=0..1,numpoints=800,color=[red,blue]); |
> | plot([osasumma(5),osasumma(10)],x=0..0.1,numpoints=800,color=[red,blue]); |
> | plot([osasumma(5),osasumma(10)],x=0..0.01,numpoints=800,color=[red,blue]); |
Kun väliä pienennetään, niin kulmikkuus säilyy. Yllä olevissa kolmessa piirroksessa on otettu osasummat 5 ja 10. Sarja suppenee niin nopeasti, että kuvan tarkkuudella eroa ei näy.
> | plot([osasumma(5),osasumma(10),osasumma(50)],x=0..0.000001,numpoints=800,color=[red,blue,black]); |
> |
Jos väliä pienennetään riittävästi, niin osasumma 5 antaa väärän kuvan asiasta. Edellä osasumma 10 riittää, koska osasumma 50 ei muuta kuvaa piirroksen tarkkuudella.
Yksi olennainen piirre on tietysti se, että kyseessä on sarja eikä äärellinen summa. Siten aina, kun x-aluetta piennennetään riittävästi, on otettava lisää termejä summaan, jotta ilmiö saataisiin näkyviin.
> |