高数,实际上《麦克劳林公式》比泰勒公式用的多,学到就是赚到。

上节课我们学习了泰勒公式,清楚了泰勒公式的推导过程,这节课我们再来看一下麦克劳林公式,到底要怎样运用。

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泰勒公式

我们第一来看一下,泰勒公式的定理是怎样讲解的。

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拉格朗日余项

Taylor 中值定理: 若f(x)在含有xₒ的某个开区间(a,b)内具有直到(n+1)阶的导数,则对任一x属于(a,b),f(x)可表为(x-x。)的一个n次多项式与一个余项Rₙ(x)之和

这个定理听起来稍微有些拗口,大家只需要只知道这个公式怎么来的就可以了,并且能运用到实际数学题目中。

还有就是佩亚诺型余项,大家必定要知道是什么意思:佩亚诺型余项的泰勒公式是指在泰勒展开中,用佩亚诺型余项来估计函数在某个点处的误差

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佩亚诺余项及泰勒公式

另外就是,拉格朗日余项是实际函数和它的泰勒展开多项式之间的差值,这个差值可以被视为泰勒级数展开的误差。

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泰勒公式及拉格朗日余项

注意:0的阶乘为1,在集合论中,基数n的阶乘被定义为一个基数为n的集合的对称群的基数。对于基数为0的集合(即空集),到自身的双射只有一个,就是空映射,因此空集的对称群只含有一个元素(独元集),这个元素的基数即为1。

接下来,我们再来看一下麦克劳林公式是怎么来的,对于麦克劳林公式,我们只需要在泰勒公式的基础上,令其xₒ=0即可得到。此时可以将麦克劳林公式用两种形式进行表达,这两种形式只是余项的不一样。

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以上这种形式,就是带拉格朗日余项的麦克劳林公式。

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以上这种情况,就是带佩亚诺余项的麦克劳林公式。

根据上述公式,我们一起来看几个常见的函数展开式,以便大家更好理解公式运用。

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分析:根据公式可知,我们第一要找到指数函数f(x)=eˣ 的(n+1)阶导数,即从一阶导开始,一直到(n+1)阶导。然后再将零代入,最后用公式代换即可。

解:由题可知,我们可以先进行求导,f'(x)=eˣ ,f''(x)=eˣ ……f⁽ⁿ⁾(x)=eˣ,然后将xₒ=0代入可得,f'(0)=f''(0)=…=f⁽ⁿ⁾(0)=1,另外就是函数(n+1)阶导数也需要知道。

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由于我们求解的是n阶麦克劳林公式,所以就有eˣ 的展开式为:

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我们再来看一个例题,我结合图像给大家更直观的观察。

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分析:同样的方法,要想求解n阶麦克劳林,那么就需要将导数找出来,这是一个正弦函数形式,所以在求解导数时,要注意观察其规律。

通过对函数f(x)=sin(x)求导,会发现有以下规律,即:

(sinx)'=cosx, → (cosx)'=-sinx →

→ (-sinx)'=-cosx,→ (-cosx)'=sinx

(sinx)'=cosx

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通过求导,我们再将上述推导代入到公式,即可得到正弦函数的n阶公式。

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通过推导,我们将余项也表明出来,最后就可以得到正弦函数的麦克劳林公式。

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细心的朋友可能发现了,如果令m=1,实际上就可以得到近似公式: sinx≈x

以下是正弦公式展开后的图像变化情况,从图像可知,项数增加过程中,展开式越接近函数f(x)=sin(x)

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感兴趣的朋友,可以自己动手做一做这个图像,观察一下图形的变化过程,以下是一些常见的函数麦克劳林公式,大家下去过后,自己动手推导一下。

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今天的内容就讲到这里,有不同见解的朋友,评论区留言讨论,以供大家参考学习

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