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<html xmlns="http://www.w3.org/1999/xhtml">
<head>
<title>The Exponential Function</title>
</head>
<caution>Please view with <strong><a href="http://www.mozilla.com/en-US/firefox/all.html">Firefox</a></strong>.</caution>
	
<body style="width:440px">
    <section>
		<ctitle class="section">Geometrical Motivation</ctitle>
		<p>
			The exponential function has a very special shape. The slope at each point in domain is equal to the value at that point. 
		</p>
		<ctitle class="section">As an extension of a polynomial</ctitle>
		<p>
			Exponential Function is an extension of a polynomial whose power goes to infinity but the sum still converge. 
			Suppose 
			<math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"><mrow><mi>f</mi><mrow><mo>(</mo><mi>x</mi><mo>)</mo></mrow></mrow></math>
			represents the exponential function. <br />
			Write
			<math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" display='block'>
			 <mi>f</mi><mrow><mo>(</mo>
			  <mi>x</mi>
			 <mo>)</mo></mrow><mo>=</mo><mstyle displaystyle='true'>
			  <munderover>
			   <mo>&#x2211;</mo>
			   <mrow>
				<mi>n</mi><mo>=</mo><mn>0</mn>
			   </mrow>
			   <mi>&#x221E;</mi>
			  </munderover>
			  <mrow>
			   <msub>
				<mi>a</mi>
				<mi>n</mi>
			   </msub>
			   <msup>
				<mi>x</mi>
				<mi>n</mi>
			   </msup>
			   <mo>=</mo><msub>
				<mi>a</mi>
				<mn>0</mn>
			   </msub>
			   <mo>+</mo><msub>
				<mi>a</mi>
				<mn>1</mn>
			   </msub>
			   <mi>x</mi><mo>+</mo><msub>
				<mi>a</mi>
				<mn>2</mn>
			   </msub>
			   <msup>
				<mi>x</mi>
				<mn>2</mn>
			   </msup>
			   <mo>+</mo><mo>&#x22EF;</mo>
			  </mrow>
			 </mstyle>
			</math>
			and
			<math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" display='block'>
			 <msup>
			  <mi>f</mi>
			  <mo>&#x2032;</mo>
			 </msup>
			 <mrow><mo>(</mo>
			  <mi>x</mi>
			 <mo>)</mo></mrow><mo>=</mo><mstyle displaystyle='true'>
			  <munderover>
			   <mo>&#x2211;</mo>
			   <mrow>
				<mi>n</mi><mo>=</mo><mn>1</mn>
			   </mrow>
			   <mi>&#x221E;</mi>
			  </munderover>
			  <mrow>
			   <mi>n</mi><msub>
				<mi>a</mi>
				<mi>n</mi>
			   </msub>
			   <msup>
				<mi>x</mi>
				<mrow>
				 <mi>n</mi><mo>&#x2212;</mo><mn>1</mn>
				</mrow>
			   </msup>
			   
			  </mrow>
			 </mstyle><mo>=</mo><msub>
			  <mi>a</mi>
			  <mn>1</mn>
			 </msub>
			 <mo>+</mo><mn>2</mn><msub>
			  <mi>a</mi>
			  <mn>2</mn>
			 </msub>
			 <mi>x</mi><mo>+</mo><mn>3</mn><msub>
			  <mi>a</mi>
			  <mn>3</mn>
			 </msub>
			 <msup>
			  <mi>x</mi>
			  <mn>2</mn>
			 </msup>
			 <mo>+</mo><mo>&#x22EF;</mo>
			</math>
		</p>
		<p>
		By the geometrical motivation, the two polynomials must be identical:
		<math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" display='block'>
		 <mtable columnalign='left'>
		  <mtr>
		   <mtd>
			<msub>
			 <mi>a</mi>
			 <mn>1</mn>
			</msub>
			<mo>=</mo><msub>
			 <mi>a</mi>
			 <mn>0</mn>
			</msub>
			<mo>=</mo><mfrac>
			 <mrow>
			  <msub>
			   <mi>a</mi>
			   <mn>0</mn>
			  </msub>
			  
			 </mrow>
			 <mrow>
			  <mn>1</mn><mo>!</mo>
			 </mrow>
			</mfrac>
			
		   </mtd>
		  </mtr>
		  <mtr>
		   <mtd>
			<msub>
			 <mi>a</mi>
			 <mn>2</mn>
			</msub>
			<mo>=</mo><mfrac>
			 <mn>1</mn>
			 <mn>2</mn>
			</mfrac>
			<msub>
			 <mi>a</mi>
			 <mn>1</mn>
			</msub>
			<mo>=</mo><mfrac>
			 <mrow>
			  <msub>
			   <mi>a</mi>
			   <mn>0</mn>
			  </msub>
			  
			 </mrow>
			 <mrow>
			  <mn>2</mn><mo>!</mo>
			 </mrow>
			</mfrac>
			
		   </mtd>
		  </mtr>
		  <mtr>
		   <mtd>
			<msub>
			 <mi>a</mi>
			 <mn>3</mn>
			</msub>
			<mo>=</mo><mfrac>
			 <mn>1</mn>
			 <mn>3</mn>
			</mfrac>
			<msub>
			 <mi>a</mi>
			 <mn>2</mn>
			</msub>
			<mo>=</mo><mfrac>
			 <mrow>
			  <msub>
			   <mi>a</mi>
			   <mn>0</mn>
			  </msub>
			  
			 </mrow>
			 <mrow>
			  <mn>3</mn><mo>!</mo>
			 </mrow>
			</mfrac>
			
		   </mtd>
		  </mtr>
		  <mtr>
		   <mtd>
			<mo>&#x22EF;</mo>
		   </mtd>
		  </mtr>
		  <mtr>
		   <mtd>
			<msub>
			 <mi>a</mi>
			 <mi>n</mi>
			</msub>
			<mo>=</mo><mfrac>
			 <mrow>
			  <msub>
			   <mi>a</mi>
			   <mn>0</mn>
			  </msub>
			  
			 </mrow>
			 <mrow>
			  <mi>n</mi><mo>!</mo>
			 </mrow>
			</mfrac>
			
		   </mtd>
		  </mtr>
		 </mtable>
		</math>
		</p>
		<p>
		Hence
		<math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" display='block'>
		 <mi>f</mi><mrow><mo>(</mo>
		  <mi>x</mi>
		 <mo>)</mo></mrow><mo>=</mo><msub>
		  <mi>a</mi>
		  <mn>0</mn>
		 </msub>
		 <mstyle displaystyle='true'>
		  <munderover>
		   <mo>&#x2211;</mo>
		   <mrow>
			<mi>n</mi><mo>=</mo><mn>0</mn>
		   </mrow>
		   <mi>&#x221E;</mi>
		  </munderover>
		  <mrow>
		   <mfrac>
			<mrow>
			 <msup>
			  <mi>x</mi>
			  <mi>n</mi>
			 </msup>
			 
			</mrow>
			<mrow>
			 <mi>n</mi><mo>!</mo>
			</mrow>
		   </mfrac>
		   
		  </mrow>
		 </mstyle>
		</math>
		and we denote the kernel 
		<math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML">
		 <mstyle displaystyle='true'>
		  <munderover>
		   <mo>&#x2211;</mo>
		   <mrow>
			<mi>n</mi><mo>=</mo><mn>0</mn>
		   </mrow>
		   <mi>&#x221E;</mi>
		  </munderover>
		  <mrow>
		   <mfrac>
			<mrow>
			 <msup>
			  <mi>x</mi>
			  <mi>n</mi>
			 </msup>
			 
			</mrow>
			<mrow>
			 <mi>n</mi><mo>!</mo>
			</mrow>
		   </mfrac>
		   
		  </mrow>
		 </mstyle>
		</math>
 		as 
		<math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"><mi>exp</mi><mrow><mo>(</mo><mi>x</mi><mo>)</mo></mrow></math>.		
		</p>
		
	</section>
		
</body>
</html>

