Multiindex

In der Mathematik fasst man häufig mehrere Indizes zu einem einzigen Multiindex zusammen. Formal gesehen ist ein Multiindex ein Tupel natürlicher Zahlen.

Verallgemeinert m​an Formeln v​on einer Variable a​uf mehrere Variablen, s​o ist e​s aus notationstechnischen Gründen m​eist sinnvoll, d​ie Multiindexschreibweise z​u verwenden. Ein Beispiel wäre e​ine Potenzreihe m​it einer Veränderlichen a​uf Mehrfachpotenzreihen umzuschreiben. Multiindizes werden häufig i​n der mehrdimensionalen Analysis u​nd Theorie d​er Distributionen verwendet.

Konventionen der Multiindex-Schreibweise

In diesem Abschnitt seien jeweils -Tupel natürlicher Zahlen. Für die Multiindex-Schreibweise werden üblicherweise die folgenden Konventionen vereinbart:

wobei und einen Differentialoperator bezeichnet.

Anwendungsbeispiele

Potenzreihe

Eine Mehrfachpotenzreihe lässt sich kurz schreiben als .

Potenzfunktion

Ist und sind , so gilt und .

Geometrische Reihe

Für gilt , wobei ist.

Binomischer Lehrsatz

Sind und ist , so gilt bzw. .

Multinomialtheorem

Für und ist bzw. , was sich kurz schreiben lässt als .

Leibniz-Regel

Ist und sind m-mal stetig differenzierbare Funktionen, so gilt

beziehungsweise

.

Diese Identität heißt Leibniz-Regel.

Und sind m-mal stetig differenzierbare Funktionen, so ist

,

wobei ist.

Cauchy-Produkt

Für Mehrfachpotenzreihen gilt .

Sind Potenzreihen einer Veränderlichen, so gilt , wobei ist.

Exponentialreihe

Für gilt .

Binomische Reihe

Sind und sind alle Komponenten von betragsmäßig , so gilt .

Vandermondesche Konvolution

Ist und sind , so gilt .

Ist und , so gilt .

Cauchysche Integralformel

In mehreren Veränderlichen lässt sich die cauchysche Integralformel

kurz schreiben a​ls

,

wobei sein soll. Ebenso gilt die Abschätzung , wobei ist.

Taylor-Reihe

Ist eine analytische Funktion oder eine holomorphe Abbildung, so kann man diese Funktion in eine Taylor-Reihe

entwickeln, wobei ein Multiindex ist.

Hurwitz-Identität

Für mit und gilt .

Dies verallgemeinert die Abelsche Identität .

Letztere erhält man im Fall .

Literatur

  • Otto Forster: Analysis. Band 2: Differentialrechnung im Rn. Gewöhnliche Differentialgleichungen. 7. verbesserte Auflage. Vieweg + Teubner, Wiesbaden 2006, ISBN 3-8348-0250-6 (Vieweg Studium. Grundkurs Mathematik).
  • Konrad Königsberger: Analysis. Band 2. 3. überarbeitete Auflage. Springer-Verlag, Berlin u. a. 2000, ISBN 3-540-66902-7.
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