高等数学(第二版)上册课件:泰勒公式.pptx

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泰勒(Taylor)公式3.3.1泰勒定理3.3.2常用函数的麦克劳林展开式3.3.3泰勒公式的应用

3.3.1泰勒公式的建立1.设在处连续,则有2.设在处可导,则有例如,当很小时,,(如下图)

需要解决的问题如何提高精度?如何估计误差?寻找函数,使得则误差=设函数在含有的开区间内具有直到(n+1)阶导数,为多项式函数误差=

和的确定分析1.若在点相交2.若有相同的切线3.若弯曲方向相同近似程度越来越好

令......又,,......,(1)求n次近似多项式故

(2)余项估计令=(称为余项),则有(在和之间)(在和之间)(在和之间)

泰勒定理如果函数在处存在n阶导数,那么对在的某个邻域内的任意,有这里记,为的高阶无穷小。①式称为的n阶泰勒公式,称为佩亚诺余项。

证明已知在处有n阶导数与之间存在误差由泰勒公式可知:下面证明误差是比高阶的无穷小,即0

因为当时, 以及都是无穷小,所以由洛必达法则,有将代入上式得得证。

泰勒中值定理如果函数在含有的某个领域内具有阶导数,则对任意,可以表示为的一个n次多项式与一个余项之和,即其中(在与之间)上式中的也称为拉格朗日余项。

特例当n=0时,就是我们熟悉的拉格朗日中值公式:当=0时,带有拉格朗日余项的泰勒公式就称为麦克劳林公式,即这里于是,上述函数在x=0点可以得到近似代替:

3.3.2常用函数的麦克劳林展开式

【例3.3.1】求的n阶麦克劳林展开式解由于,所以,取拉格朗日余项,得麦克劳林展开式为由公式可知估计误差:设x0,取x=1,其误差

【例3.3.2】求的n阶麦克劳林展开式解因为所以,,,,于是误差当m=1,2,3时,有近似公式:误差分别不超过,,

【例3.3.3】将按(x-1)的幂展开解取=1,计算可得所以

【例3.3.4】求的带有佩亚诺余项麦克劳林展开式解因为用代替公式中的,即得

【例3.3.5】利用泰勒公式的麦克劳林公式求解由于所以故原式

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