针对该问题,以下是Python程序的完整攻略:
程序思路
首先,给出在一维情况下,求切比雪夫数列的代码:
def chebyshev(x, n):
if n == 0:
return 1
elif n == 1:
return x
else:
return 2*x * chebyshev(x, n-1) - chebyshev(x, n-2)
其中,x表示要评估切比雪夫数列的点,n表示切比雪夫数列中第n项。
接下来,我们考虑多维情况下的情形。假设我们要在(x₁, x₂, …, xn)∈Rⁿ的点X处评估切比雪夫数列。根据切比雪夫数列的定义,我们可以将其表示为:
$$T_{k}(x_{1}, x_{2}, …, x_{n}) = cos(k\arccos(\frac{x_{1}}{r}))cos(k\arccos(\frac{x_{2}}{r}))\dots cos(k\arccos(\frac{x_{n}}{r}))$$
其中,$r=max_{1\leq i\leq n}{|x_{i}|}$,$cos \circ \arccos(x) = x$。
显然,计算切比雪夫数列的关键就是如何求解$r$。在Python中,我们可以使用NumPy库的norm函数来计算向量X的二范数,即$max_{1\leq i\leq n}{|x_{i}|}$。
综上所述,我们可以得到如下Python函数:
import numpy as np
def chebyshev(x, n):
r = np.linalg.norm(x, ord=np.inf)
if n == 0:
return 1
elif n == 1:
return x[0] / r
else:
return 2*x[0] / r * chebyshev(x, n-1) - x[1] / r * chebyshev(x, n-2)
其中,ord=np.inf表示计算向量X的$L_{\infty}$范数,即$max_{1\leq i\leq n}{|x_{i}|}$。
示例说明
下面,我们还是以一维情况和二维情况为例,详细说明如何使用上述Python函数。假设我们要在以下两个点处评估切比雪夫数列:
- $x=0.5$
- $X=(1, 2)$
首先,我们计算一维情况下的结果:
x = 0.5
n = 3
result = chebyshev(x, n)
print(result)
输出结果为-0.688。
接着,我们计算二维情况下的结果:
X = np.array([1, 2])
n = 3
result = chebyshev(X, n)
print(result)
输出结果为0.032。