The Chemistry Maths Book, Second Edition

(Grace) #1

The following conclusions can be drawn from the table.


(a)ln 1 xvaries slowly compared to x. In fact it varies more slowly than any power of x:


as x 1 → 1 0, ln 1 x 1 → 1 −∞ but x


a

ln 1 x 1 → 10 (3.43)


as x 1 → 1 ∞, ln 1 x 1 → 1 ∞ but x


−a

ln 1 x 1 → 10 (3.44)


for any positive value of a, however small.


(b)e


x

varies rapidly compared with x. In fact it varies more rapidly than any power of x:


as x 1 → 1 ∞, e


x

11 → 1 ∞andx


−a

e


x

11 → 1 ∞ (3.45)


as x 1 → 1 ∞, e


−x

11 → 1 0andx


a

e


−x

11 → 10 (3.46)


for any positive value of a, however large.


EXAMPLE 3.29Plots ofxe


−x

andx


− 1

e


x

Figure 3.20 shows that whereas e


−x

decreases monotonically with increasing


value of x, the functionxe


−x

first increases and passes through a maximum before the


exponential decay takes over. This is a characteristic behaviour of atomic orbitals. A


1 sorbital has the form e


−r

, where ris the distance from the nucleus, but all other


orbitals behave with distance liker


l

e


−r

, where lis a positive integer.


0 Exercises 43


3.9 Hyperbolic functions


Hyperbolic functions have their origin in geometry in the description of the properties


of the hyperbola. The properties of the functions are readily derived from the properties


of the other transcendental functions described in this chapter, and only a brief


discussion is presented here.


Figure 3.20


3.9 Hyperbolic functions 87


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1 /x


e


x

/x


e


x

O


1


Figure 3.21


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xe


−x

e


−x

x


O


1


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