Cómo aproximar una expresión si se sabe que una variable es mucho mayor que la suma de otras dos variables

Este enfoque implica el uso de un par de aproximaciones diferentes y algunas series de Taylor; todas las siguientes aproximaciones son válidas dada la relación entre [matemática] r [/ matemática], [matemática] l_1 [/ matemática] y [matemática] l_2. [/ matemática]

[matemática] r >> (l_1 + l_2) [/ matemática] implica que [matemática] r ^ 2 + l_2 ^ 2 \ aprox. r ^ 2 [/ matemática] (y de manera similar para la suma que involucra [matemática] l_1 [/ matemática] ]), entonces

[matemáticas] \ sqrt {r ^ 2 + l_2 ^ 2} \ aprox \ sqrt {r ^ 2} = r [/ matemáticas], y

[matemáticas] \ sqrt {r ^ 2 + l_1 ^ 2} \ aprox \ sqrt {r ^ 2} = r [/ matemáticas].

Esto se encarga de la primera aproximación.

Para la segunda aproximación, observe que

[matemáticas] \ dfrac {r + l_2} {r-l_1} = 1 + \ dfrac {r + l_2} {r-l_1} – 1 = 1 + \ dfrac {l_1 + l_2} {r – l_1} [/ matemáticas ], que es aproximadamente [math] 1 + \ dfrac {l_1 + l_2} {r} [/ math] desde [math] r – l_1 \ approx r [/ math]. Entonces, nuestra expresión que involucra el registro es igual a

[matemática] \ ln \ izquierda (1+ \ dfrac {l_1 + l_2} {r} \ derecha) [/ matemática], que es aproximadamente igual a [matemática] \ dfrac {l_1 + l_2} {r} [/ matemática] (puede justificar esto, por ejemplo, utilizando la serie Mercator; los términos de orden superior pueden ignorarse, nuevamente porque [math] r >> (l_1 + l_2) [/ math]).

¡Espero que esto ayude!

Suponiendo que [matemáticas] l_1 y l_2 [/ matemáticas] son ​​positivas, entonces se deduce de [matemáticas] r >> (l_1 + l_2) [/ matemáticas] que [matemáticas] r >> l_1 y r >> l_2 [/ matemáticas ] Por lo tanto, en primer orden en [matemáticas] r [/ matemáticas] uno tiene

[matemáticas] l_2 + \ sqrt {r ^ 2 + l_2 ^ 2} \ aprox. l_2 + r [/ matemáticas] y de manera similar

[matemáticas] l_1 – \ sqrt {r ^ 2 + l_1 ^ 2} \ aprox. l_1 – r [/ matemáticas]

Por lo tanto, [matemática] \ frac {l_2 + \ sqrt {r ^ 2 + l_2 ^ 2}} {l_1 – \ sqrt {r ^ 2 + l_1 ^ 2} \ aprox l_1 – r} \ approx \ frac {r} {r } \ times \ frac {1+ l_2 / r} {1-l_1 / r} \ aprox 1 + \ frac {l_1 + l_2} {r} [/ math].

Finalmente, utilizando la expansión de Taylor truncada de [math] ln (1 + x) = x + o (x ^ 2) [/ math] con [math] x = (l_1 + l_2) / r << 1 [/ math] one Recupera el resultado esperado.