Разложение функций в степенные ряды
Разложение функций в степенной ряд имеет большое значение для решения различных задач исследования функций, дифференцирования, интегрирования, решения дифференциальных уравнений, вычисления пределов, вычисления приближенных значений функции.
Теорема Тейлора.
1) Пусть функция f(x) имеет в точке х = а и некоторой ее окрестности производные порядка до (n+1) включительно. (Т.е. и все предыдущие до порядка n функции и их производные непрерывны и дифференцируемы в этой окрестности).
2) Пусть х- любое значение из этой окрестности, но х ¹ а.
Тогда между точками х и а найдется такая точка e, что справедлива формула:
Это выражение называется формулой Тейлора, а выражение:
называется остаточным членом в форме Лагранжа.
Формула Маклорена
Формулой Маклоренаназывается формула Тейлора при а = 0:
Мы получили так называемую формулу Маклорена с остаточным членом в форме Лагранжа.
Следует отметить, что при разложении функции в ряд применение формулы Маклорена предпочтительнее, чем применение непосредственно формулы Тейлора, т.к. вычисление значений производных в нуле проще, чем в какой- либо другой точке, естественно, при условии, что эти производные существуют.
Однако, выбор числа а очень важен для практического использования. Дело в том, что при вычислении значения функции в точке, расположенной относительно близко к точке а, значение, полученное по формуле Тейлора, даже при ограничении тремя – четырьмя первыми слагаемыми, совпадает с точным значением функции практически абсолютно. При удалении же рассматриваемой точки от точки а для получения точного значения надо брать все большее количество слагаемых формулы Тейлора, что неудобно.
Т.е. чем больше по модулю значение разности (х – а) тем более точное значение функции отличается от найденного по формуле Тейлора.
Кроме того, можно показать, что остаточный член Rn+1(x) является бесконечно малой функцией при х®а, причем долее высокого порядка, чем (х – а)m, т.е.
.
Таким образом, ряд Маклорена можно считать частным случаем ряда Тейлора.
Дата добавления: 2020-05-20; просмотров: 273;