什麼是泰勒公式

時間 2021-08-11 17:18:32

1樓:

泰勒中值定理:若函式f(x)在開區間(a,b)有直到n+1階的導數,則當函式在此區間內時,可以為一個關於(x-x.)多項式和一個餘項的和:

f(x)=f(x.)+f'(x.)(x-x.

)+f''(x.)/2!•(x-x.

)^2,+f'''(x.)/3!•(x-x.

)^3+……+f(n)(x.)/n!•(x-x.

)^n+rn

其中rn=f(n+1)(ξ)/(n+1)!•(x-x.)^(n+1),這裡ξ在x和x.之間,該餘項稱為拉格朗日型的餘項。

(注:f(n)(x.)是f(x.)的n階導數,不是f(n)與x.的相乘。)

證明:我們知道f(x)=f(x.)+f'(x.

)(x-x.)+α(根據拉格朗日中值定理匯出的有限增量定理有limδx→0 f(x.+δx)-f(x.

)=f'(x.)δx),其中誤差α是在limδx→0 即limx→x.的前提下才趨向於0,所以在近似計算中往往不夠精確;於是我們需要一個能夠足夠精確的且能估計出誤差的多項式:

p(x)=a0+a1(x-x.)+a2(x-x.)^2+……+an(x-x.)^n

來近似地表示函式f(x)且要寫出其誤差f(x)-p(x)的具體表示式。設函式p(x)滿足p(x.)=f(x.

),p'(x.)=f'(x.),p''(x.

)=f''(x.),……,p(n)(x.)=f(n)(x.

),於是可以依次求出a0、a1、a2、……、an。顯然,p(x.)=a0,所以a0=f(x.

);p'(x.)=a1,a1=f'(x.);p''(x.

)=2!a2,a2=f''(x.)/2!

……p(n)(x.)=n!an,an=f(n)(x.

)/n!。至此,多項的各項係數都已求出,得:p(x)=f(x.

)+f'(x.)(x-x.)+f''(x.

)/2!•(x-x.)^2+……+f(n)(x.

)/n!•(x-x.)^n.

接下來就要求誤差的具體表示式了。設rn(x)=f(x)-p(x),於是有rn(x.)=f(x.

)-p(x.)=0。所以可以得出rn(x.

)=rn'(x.)=rn''(x.)=……=rn(n)(x.

)=0。根據柯西中值定理可得rn(x)/(x-x.)^(n+1)=rn(x)-rn(x.

)/(x-x.)^(n+1)-0=rn'(ξ1)/(n+1)(ξ1-x.)^n(注:

(x.-x.)^(n+1)=0),這裡ξ1在x和x.

之間;繼續使用柯西中值定理得rn'(ξ1)-rn'(x.)/(n+1)(ξ1-x.)^n-0=rn''(ξ2)/n(n+1)(ξ2-x.

)^(n-1)這裡ξ2在ξ1與x.之間;連續使用n+1次後得出rn(x)/(x-x.)^(n+1)=rn(n+1)(ξ)/(n+1)!

,這裡ξ在x.和x之間。但rn(n+1)(x)=f(n+1)(x)-p(n+1)(x),由於p(n)(x)=n!

an,n!an是一個常數,故p(n+1)(x)=0,於是得rn(n+1)(x)=f(n+1)(x)。綜上可得,餘項rn(x)=f(n+1)(ξ)/(n+1)!

•(x-x.)^(n+1)。一般來說函式時都是為了計算的需要,故x往往要取一個定值,此時也可把rn(x)寫為rn。

麥克勞林式:若函式f(x)在開區間(a,b)有直到n+1階的導數,則當函式在此區間內時,可以為一個關於x多項式和一個餘項的和:

f(x)=f(0)+f'(0)x+f''(0)/2!•x^2,+f'''(0)/3!•x^3+……+f(n)(0)/n!•x^n+rn

其中rn=f(n+1)(θx)/(n+1)!•x^(n+1),這裡0<θ<1。

證明:如果我們要用一個多項式p(x)=a0+a1x+a2x^2+……+anx^n來近似表示函式f(x)且要獲得其誤差的具體表示式,就可以把泰勒公式改寫為比較簡單的形式即當x.=0時的特殊形式:

f(x)=f(0)+f'(0)x+f''(0)/2!•x^2,+f'''(0)/3!•x^3+……+f(n)(0)/n!

•x^n+f(n+1)(ξ)/(n+1)!•x^(n+1)

由於ξ在0到x之間,故可寫作θx,0<θ<1。

麥克勞林式的應用:

1、三角函式y=sinx和y=cosx。

解:根據導數表得:f(x)=sinx , f'(x)=cosx , f''(x)=-sinx , f'''(x)=-cosx , f(4)(x)=sinx……

於是得出了週期規律。分別算出f(0)=0,f'(0)=1, f''(x)=0, f'''(0)=-1, f(4)=0……

最後可得:sinx=x-x^3/3!+x^5/5!-x^7/7!+x^9/9!-……(這裡就寫成無窮級數的形式了。)

類似地,可以y=cosx。

2、計算近似值e=lim x→∞ (1+1/x)^x。

解:對指數函式y=e^x運用麥克勞林式並捨棄餘項:

e^x≈1+x+x^2/2!+x^3/3!+……+x^n/n!

當x=1時,e≈1+1+1/2!+1/3!+……+1/n!

取n=10,即可算出近似值e≈2.7182818。

3、尤拉公式:e^ix=cosx+isinx(i為-1的開方,即一個虛數單位)

證明:這個公式把複數寫為了冪指數形式,其實它也是由麥克勞林式確切地說是麥克勞林級數證明的。過程具體不寫了,就把思路講一下:

先指數函式e^z,然後把各項中的z寫成ix。由於i的冪週期性,可已把係數中含有土i的項用乘法分配律寫在一起,剩餘的項寫在一起,剛好是cosx,sinx的式。然後讓sinx乘上提出的i,即可匯出尤拉公式。

有興趣的話可自行證明一下。

2樓:

f(x)=f(x0)+f'(x0)*(x-x0)+f''(x0)/2!*(x-x0)^2+...+f(n)(x0)/n!*(x-x0)^n (泰勒公式,最後一項中n表示n階導數)

f(x)=f(0)+f'(0)*x+f''(x)/2!*x^2+...+f(n)(0)/n!*x^n (麥克勞林公式公式,最後一項中n表示n階導數)

泰勒中值定理:若函式f(x)在開區間(a,b)有直到n+1階的導數,則當函式在此區間內時,可以為一個關於(x-x.)多項式和一個餘項的和:

f(x)=f(x.)+f'(x.)(x-x.

)+f''(x.)/2!•(x-x.

)^2,+f'''(x.)/3!•(x-x.

)^3+……+f(n)(x.)/n!•(x-x.

)^n+rn

其中rn=f(n+1)(ξ)/(n+1)!•(x-x.)^(n+1),這裡ξ在x和x.之間,該餘項稱為拉格朗日型的餘項。

(注:f(n)(x.)是f(x.)的n階導數,不是f(n)與x.的相乘。)

證明:我們知道f(x)=f(x.)+f'(x.

)(x-x.)+α(根據拉格朗日中值定理匯出的有限增量定理有limδx→0 f(x.+δx)-f(x.

)=f'(x.)δx),其中誤差α是在limδx→0 即limx→x.的前提下才趨向於0,所以在近似計算中往往不夠精確;於是我們需要一個能夠足夠精確的且能估計出誤差的多項式:

p(x)=a0+a1(x-x.)+a2(x-x.)^2+……+an(x-x.)^n

來近似地表示函式f(x)且要寫出其誤差f(x)-p(x)的具體表示式。設函式p(x)滿足p(x.)=f(x.

),p'(x.)=f'(x.),p''(x.

)=f''(x.),……,p(n)(x.)=f(n)(x.

),於是可以依次求出a0、a1、a2、……、an。顯然,p(x.)=a0,所以a0=f(x.

);p'(x.)=a1,a1=f'(x.);p''(x.

)=2!a2,a2=f''(x.)/2!

……p(n)(x.)=n!an,an=f(n)(x.

)/n!。至此,多項的各項係數都已求出,得:p(x)=f(x.

)+f'(x.)(x-x.)+f''(x.

)/2!•(x-x.)^2+……+f(n)(x.

)/n!•(x-x.)^n.

接下來就要求誤差的具體表示式了。設rn(x)=f(x)-p(x),於是有rn(x.)=f(x.

)-p(x.)=0。所以可以得出rn(x.

)=rn'(x.)=rn''(x.)=……=rn(n)(x.

)=0。根據柯西中值定理可得rn(x)/(x-x.)^(n+1)=rn(x)-rn(x.

)/(x-x.)^(n+1)-0=rn'(ξ1)/(n+1)(ξ1-x.)^n(注:

(x.-x.)^(n+1)=0),這裡ξ1在x和x.

之間;繼續使用柯西中值定理得rn'(ξ1)-rn'(x.)/(n+1)(ξ1-x.)^n-0=rn''(ξ2)/n(n+1)(ξ2-x.

)^(n-1)這裡ξ2在ξ1與x.之間;連續使用n+1次後得出rn(x)/(x-x.)^(n+1)=rn(n+1)(ξ)/(n+1)!

,這裡ξ在x.和x之間。但rn(n+1)(x)=f(n+1)(x)-p(n+1)(x),由於p(n)(x)=n!

an,n!an是一個常數,故p(n+1)(x)=0,於是得rn(n+1)(x)=f(n+1)(x)。綜上可得,餘項rn(x)=f(n+1)(ξ)/(n+1)!

•(x-x.)^(n+1)。一般來說函式時都是為了計算的需要,故x往往要取一個定值,此時也可把rn(x)寫為rn。

3樓:知道了大白

泰勒公式是一個用函式在某點資訊描述其附近取值的公式,如果函式滿足一定的條件,泰勒公式可以用函式在某一點的各階導數值做係數,構建一個多項式來近似表達這個函式。

4樓:湯璧微生怡君

泰勒公式是一個用函式在某點的資訊描述其附近取值的公式

5樓:融瓔續順

泰勒公式是一個用函式在某點的

6樓:歷雙乘和韻

這怎麼跟你說啊 你可以看高數啊 或者是去360搜尋搜去

7樓:

看一看高等數學,就知道了

泰勒公式是怎樣得出來的,泰勒公式是怎樣得出來的,淺學了一些數學

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用泰勒公式計算極限,要過程,用泰勒公式求極限 要到多少項

2 y 0時,1 y 1 y 2 y 2 8 o y 2 因此x 0時 1 x 2 1 x 2 2 x 4 8 o x 4 即分子 1 x 2 1 x 2 2 x 4 8 o x 4 y 0時,e y 1 y o y 2 因此x 0時e x 2 1 x 2 o x 2 又cos x 1 x 2 2 ...

什麼情況下用泰勒公式,什麼情況下用泰勒公式我做題時不知道什麼時候用泰勒

給的導數階數比較多 一般是證明題 好多的極限也可以用泰勒公式 有比較典型的函式存在e x,sinx,cosx 都不用餘項 餘項。我一直都沒有遇見過能用到餘項的題 很少用的 這型別題太多了 寫幾道不同型別的 你看看 1 試確定abc的值,使得 e x 1 bx cxx 1 ax o 其中o 表示x 3...