透過 MCP 連接 →

輸入計算

數學公式

廣告

結果

第一類切比雪夫多項式
T_3(x)
101 rows computed
階數 n3
T_n(x) 最小值-1
T_n(x) 最大值1
x T_3(x)
-1 -1
-0.98 -0.824768
-0.96 -0.658944
-0.94 -0.502336
-0.92 -0.354752
-0.9 -0.216
-0.88 -0.085888
-0.86 0.035776
-0.84 0.149184
-0.82 0.254528
-0.8 0.352
-0.78 0.441792
-0.76 0.524096
-0.74 0.599104
-0.72 0.667008
-0.7 0.728
-0.68 0.782272
-0.66 0.830016
-0.64 0.871424
-0.62 0.906688
-0.6 0.936
-0.58 0.959552
-0.56 0.977536
-0.54 0.990144
-0.52 0.997568
-0.5 1
-0.48 0.997632
-0.46 0.990656
-0.44 0.979264
-0.42 0.963648
-0.4 0.944
-0.38 0.920512
-0.36 0.893376
-0.34 0.862784
-0.32 0.828928
-0.3 0.792
-0.28 0.752192
-0.26 0.709696
-0.24 0.664704
-0.22 0.617408
-0.2 0.568
-0.18 0.516672
-0.16 0.463616
-0.14 0.409024
-0.12 0.353088
-0.1 0.296
-0.08 0.237952
-0.06 0.179136
-0.04 0.119744
-0.02 0.059968
0 -0
0.02 -0.059968
0.04 -0.119744
0.06 -0.179136
0.08 -0.237952
0.1 -0.296
0.12 -0.353088
0.14 -0.409024
0.16 -0.463616
0.18 -0.516672
0.2 -0.568
0.22 -0.617408
0.24 -0.664704
0.26 -0.709696
0.28 -0.752192
0.3 -0.792
0.32 -0.828928
0.34 -0.862784
0.36 -0.893376
0.38 -0.920512
0.4 -0.944
0.42 -0.963648
0.44 -0.979264
0.46 -0.990656
0.48 -0.997632
0.5 -1
0.52 -0.997568
0.54 -0.990144
0.56 -0.977536
0.58 -0.959552
0.6 -0.936
0.62 -0.906688
0.64 -0.871424
0.66 -0.830016
0.68 -0.782272
0.7 -0.728
0.72 -0.667008
0.74 -0.599104
0.76 -0.524096
0.78 -0.441792
0.8 -0.352
0.82 -0.254528
0.84 -0.149184
0.86 -0.035776
0.88 0.085888
0.9 0.216
0.92 0.354752
0.94 0.502336
0.96 0.658944
0.98 0.824768
1 1

什麼是第一類切比雪夫多項式?

第一類切比雪夫多項式(Chebyshev polynomials of the first kind),通常記作 T_n(x),是一族正交多項式,在數值分析、逼近理論、訊號處理以及數位濾波器設計等領域都扮演重要角色。本計算器會依據您指定的階數 n、起始 x 值、步長與列數,在選定的 x 範圍上建立一張 T_n(x) 的數值表。這是一個純數學工具,全球通用,不受任何地區性規則影響。

在從負一到一的區間上前幾個第一類切比雪夫多項式的曲線
T_0 到 T_4 在 [-1, 1] 上的圖形,皆在 -1 與 1 之間振盪。

使用方法

請輸入階數 n(非負整數,例如 0、1、2、3……)。接著設定 x 的起始值(標準定義域為 -1 到 1,不過遞迴公式對任意實數 x 都成立)。再選擇每一列遞增的步長,以及要產生的列數。預設掃描值為 initialX = -1、step = 0.02、rows = 101,會讓 x 從 -1.00 一路走到 +1.00(含端點)。

計算公式

本工具採用穩定可靠的三項遞迴關係式:

T_0(x) = 1、T_1(x) = x,且當 k ≥ 2 時,T_k(x) = 2x · T_{k-1}(x) - T_{k-2}(x)。

等價地,在區間 -1 ≤ x ≤ 1 上,可以用三角函數形式表示:T_n(x) = cos(n · arccos x)。前幾個明確的多項式為 T_2(x) = 2x² - 1、T_3(x) = 4x³ - 3x,以及 T_4(x) = 8x⁴ - 8x² + 1。在 [-1, 1] 區間內,其值恆滿足 |T_n(x)| ≤ 1;一旦超出這個範圍,數值會迅速增大。

展示每個切比雪夫多項式由前兩個多項式建構的遞迴關係圖
三項遞迴關係:每個 T_n 都由 T_{n-1} 與 T_{n-2} 建構而成。

實例演算

當 n = 3 時,多項式為 T_3(x) = 4x³ - 3x。在 x = -1 時:4(-1) - 3(-1) = -1;在 x = -0.5 時:4(-0.125) + 1.5 = 1;在 x = 0 時:0;在 x = 0.5 時:0.5 - 1.5 = -1;在 x = 1 時:4 - 3 = 1。因此,當 initialX = -1、step = 0.5、rows = 5 時,得到的數值序列為 -1、1、0、-1、1。

常見問題

n 可以是 0 嗎?可以。T_0(x) = 1 對任何 x 都成立,所以每一列都會顯示 1。

x 可以超出 [-1, 1] 嗎?可以——遞迴公式仍會算出正確(但可能很大)的數值;只有三角函數形式才限制在 |x| ≤ 1。

如果步長設為 0 會怎樣?每一列都會重複相同的 x 值,這是允許的,但會產生一張數值全部相同的表。

最後更新: