Шведенко Начала математического анализа 2011
.pdf231
zAME^ANIE 1. aSIMPTOTI^ESKAQ FORMULA tEJLORA OBLA-
DAET SLEDU@]IM SWOJSTWOM EDINSTWENNOSTI.
eSLI DLQ FUNKCII y = f(x) IMEET MESTO ASIMPTOTI^ESKOE
RAWENSTWO |
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|
; |
|
|
0 |
|
||
( |
, |
|
|
|
|
|
|
||||
f(x) = a0 + a1(x;x0)+ |
+an(x;x0)n+o (x;x0)n |
x ! x0 |
, |
||||||||
TO |
W PREDPOLOVENII1 |
|
^TO FUNKCIQ IMEET W TO^KE x |
PRO- |
|||||||
IZWODNU@ PORQDKA n) NEPREMENNO |
|
|
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|||||
|
a0 = f(x0) a1 |
= |
f 0 |
x |
|
f(n) x |
, |
|
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|
( 0) : : : an = |
( 0) |
|
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|||||
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1! |
|
n! |
|
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|
T. E. \TO ASIMPTOTI^ESKOE RAWENSTWO NA SAMOM DELE ESTX ASIMPTOTI^ESKAQ FORMULA tEJLORA2.
dOKAZATELXSTWO. rEZULXTAT WY^ITANIQ ASIMPTOTI^ESKOJ FORMULY tEJLORA IZ DANNOGO ASIMPTOTI^ESKOGO RAWENSTWA ESTX ASIMPTOTI^ESKOE RAWENSTWO
0 = ;a0 ;f(x0) + ;a1 ; f 0(x0) (x;x0) + +
1!
+;an ; f (n)(!x0) (x;x0)n +o;(x;x0)n x ! x0 , n
PEREHOD W KOTOROM K PREDELU PRI x ! x0 DAET: a0 ;f(x0) = 0. pOSKOLXKU (x ;x0) OKAZYWAETSQ OB]IM MNOVITELEM PRAWOJ ^ASTI, SOKRA]ENIE NA NEGO PREOBRAZUET RAWENSTWO W
0 = |
|
a1 ; |
f 0 |
(x0) |
|
+ + |
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|||||
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1! |
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|||||||
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|
; |
|
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f |
(n) x |
(x;x0) |
n;1 |
+o;(x;x0) |
n;1 |
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( 0) |
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|||||||
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|
+;an ; |
|
n! |
|
x ! x0 , |
|||||||
TAK ^TO (KAK POKAZYWAETSQ PEREHOD K PREDELU PRI x |
! |
x0 ) |
|||||||||||||||
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|
0 |
(x0) |
|
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a1 ; |
f |
= 0, A SLEDOWATELXNO, (x ;x0) OPQTX OKAZYWAETSQ |
|||||||||||||||
|
|
1! |
|||||||||||||||
OB]IM MNOVITELEM PRAWOJ ^ASTI I T. D. nA n-M [AGE POLU- |
|||||||||||||||||
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f (n) x |
|
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||
^A@T: an ; |
|
( |
0) |
= 0, Q.E.D. |
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|
n! |
|
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|
1 |TO SU]ESTWENNOE PREDPOLOVENIE (SM. ZAME^ANIE 3 NIVE). 2 pERWYM NA \TOT FAKT UKAZAL mAKLOREN ([47], S. 610{611).
232
|
zAME^ANIE 2 |
. oBOZNA^ENIQ f(x) ;f(x0) = Mf , x ;x0 = Mx |
|||||||||||||||||||||||||
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PRIDA@T ASIMPTOTI^ESKOJ FORMULE tEJLORA WID |
|
|
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Mf x |
f 0 x |
|
Mx |
|
f 00 |
x |
Mx 2 |
|
f(n) x |
|
|
|
|
o Mx n |
|
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|||||||||||
0) |
+ |
|
( 0) |
|
( |
0) Mx n |
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|
|
, |
|||||||||||||||||
( ) = |
( |
|
|
|
|
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|
2! |
( ) + + |
n! |
|
|
( ) + |
( ) |
|
|||||||||||
ILI, ^TO TO VE SAMOE, |
|
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|
; |
|
||||||||||||||
M |
|
|
|
|
1 |
|
|
|
2 |
|
+ |
|
|
1 |
n |
|
M |
n |
PRI |
M |
|
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||||
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|||||||||||||
f(x) = df + |
|
2! d f |
+ n! d f + o |
( x) |
|
|
|
x ! 0. |
|
|
|
||||||||||||||||
|
zAME^ANIE 3 |
. wYPOLNENIE (W TEH VE OBOZNA^ENIQH) ASIMP- |
|||||||||||||||||||||||||
TOTI^ESKOGO RAWENSTWA |
; |
|
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|
Mf |
= |
a |
Mx |
+ |
|
a Mx n |
+ |
o Mx n Mx |
! 0, |
|
|
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|||||||||||||
|
|
|
1 |
|
|
+ n( ) |
( ) |
|
|
|
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||||||||||||||||
OBESPE^IWAET SU]ESTWOWANIE U FUNKCII y |
|
|
f x |
W TO^KE x |
0 |
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|
; |
= ( ) |
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|
|
LI[X PERWOJ PROIZWODNOJ I PERWOGO DIFFERENCIALA1, TOG- DA KAK SU]ESTWOWANIE W \TOJ TO^KE WTOROJ PROIZWODNOJ I WTOROGO DIFFERENCIALA (RAWNO KAK I SLEDU@]IH) NE GARAN- TIROWANO. pODTWERVDAET \TO PRIMER FUNKCII
|
def |
|
+ a1(x;x0) + a2(x;x0)2 + |
|
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||||||||||||||
f(x) = a0 |
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+ |
(x;x0)3 ESLI x | RACIONALXNOE ^ISLO |
|
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|
( |
|
0 |
|
|
|
ESLI x | IRRACIONALXNOE ^ISLO |
|||||||||||||||||
DLQ KOTOROJ (PRI L@BOM WYBORE ^ISEL a0 a1 a2 ) |
WYPOLNQ- |
||||||||||||||||||||||||||||
ETSQ ASIMPTOTI^ESKOE RAWENSTWO |
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Mf |
= |
a |
Mx |
+ |
a |
|
Mx 2 |
+ |
o |
Mx 2 |
Mx |
! 0, |
|
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|||||||||
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1 |
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|
2( ) |
( ) |
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( |
|
0) = lim |
Mf |
|
= |
a |
1 |
I DIF- |
|||||
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||||||||||
NO KOTORAQ IMEET PROIZWODNU@ f 0 x |
|
Mx!0 Mx |
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|
; |
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|||||
FERENCIAL df = a1 Mx TOLXKO W TO^KE x0 ,2 |
sLEDUET POD^ERK- |
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|
: |
|
2( |
) |
|
|
|
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|
1 |
|
|
|
: |
|
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- |
NUTX |
|
a |
Mx 2 W DANNOM SLU^AE | \TO NE |
|
d2f |
|
RASSMATRI |
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2! |
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|
WAEMAQ FUNKCIQ NE IMEET W TO^KE x0 (KAK I W L@BOJ DRUGOJ |
|||||||||||||||||||||||||||||
TO^KE) NI WTOROJ PROIZWODNOJ, NI WTOROGO DIFFERENCIALA. |
|||||||||||||||||||||||||||||
pRI x0 = 0 ASIMPTOTI^ESKAQ FORMULA tEJLORA IMEET WID |
|||||||||||||||||||||||||||||
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|||||||
1 pRI \TOM f |
0 x |
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a |
df |
a Mx |
. |
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||||||||
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( 0) = |
1 |
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|
|
= 1 |
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|
2 w L@BOJ DRUGOJ TO^KE x \TA FUNKCIQ NE QWLQETSQ NEPRERYWNOJ, A POTOMU (S. 187) NE IMEET PROIZWODNOJ.
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233 |
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f 0(0) |
|
f(n)(0) |
n |
; |
n |
|
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|
f(x) = f(0)+ |
1! |
x + + |
n! x |
|
+ o x |
|
PRI x ! 0 |
|
I ^A]E NAZYWAETSQ ASIMPTOTI^ESKOJ FORMULOJ mAKLORENA
(SM. S. 227).
tAK VE, KAK I BOLEE OB]AQ FORMULA tEJLORA, \TO NA SAMOM DELE NE ODNA FORMULA, A (W SLU^AE, ESLI FUNKCIQ y = f(x) IMEET W TO^KE
0 PROIZWODNYE WSEH PORQDKOW) POSLEDOWATELXNOSTX WSE BOLEE TO^NYH
(NO I WSE BOLEE GROMOZDKIH) ASIMPTOTI^ESKIH FORMUL:
f(x) = f(0) |
+f 0 |
(0)x + o(x) |
(FORMULA 1-GO PORQDKA), |
|
f(x) = f(0) |
+f 0 |
(0)x + f 00(0) x2 + o(x2) |
(FORMULA 2-GO PORQDKA) , |
|
|
|
2! |
|
|
f(x) = f(0)+f 0(0)x+ f00(0) x2 + f000(0) x3 |
+o(x3) (FORMULA 3-GO PORQDKA), |
|||
|
|
2! |
3! |
|
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
(WSE PRI x !0).
pQTX GLAWNYH ASIMPTOTI^ESKIH RAZLOVENIJ
wAVNEJ[U@ ROLX W ANALIZE I EGO PRILOVENIQH IGRA-
@T SLEDU@]IE ASIMPTOTI^ESKIE FORMULY mAKLORENA (ILI, KAK E]E GOWORQT, ASIMPTOTI^ESKIE RAZLOVENIQ):
exp x = 1+ |
x |
+ |
x2 |
+ + |
xn |
+ o(xn), |
|
|
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|||||||||||
1! |
2! |
n! |
|
|
|
|||||||||||||||
|
x3 |
|
|
|
x5 |
|
|
|
x7 |
|
|
n |
x2n+1 |
|
|
|
2n+2 1 |
|||
sin x = x; |
3! |
+ 5! |
; 7! |
|
+ + (;1) (2n+1)! |
+o(x |
) , |
|||||||||||||
|
x2 |
|
|
|
x4 |
|
|
|
x6 |
|
|
|
n |
x2n |
|
|
2n+1 1 |
|||
cos x = 1; |
2! |
+ 4! |
; 6! |
|
+ + (;1) (2n)! +o(x |
|
) , |
|
|
|
x2 |
|
|
x3 |
|
x4 |
|
|
|
|
n;1 |
xn |
|
|
n |
|
ln(1 + x) = x; 2 |
+ 3 |
; 4 |
+ + (;1) |
|
n + o(x ), |
|||||||||||||
(1+x) = 1+ x+ |
( |
;1) x2+ |
|
+ |
( |
;1) ( |
|
; |
+1) xn+o(xn). |
|||||||||
|
|
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|
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|
|
|
|
|
n |
|
|||
1 |
|
|
|
1 2 |
|
|
|
|
|
1 2 n |
|
1 tAK KAK MOVNO S^ITATX, ^TO PRED[ESTWU@]IJ MNOGO^LEN QWLQET- SQ DLQ DANNOJ FUNKCII MNOGO^LENOM mAKLORENA PORQDKA, NA EDINICU BOLX[EGO, ^EM STEPENX \TOGO MNOGO^LENA.
234
pRIMEROM IH PRIMENENIQ MOVET SLUVITX NAHOVDENIE
|
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3 |
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|
GLAWNOJ ^ASTI FUNKCII y = sin(sin x) |
; xp1; x2 PRI x ! 0, |
||||||||||||||||||||||||||||
SWODQ]EESQ (SM. S. 177) K OTYSKANI@ TAKIH ^ISEL c I , ^TO |
|||||||||||||||||||||||||||||
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3 |
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lim |
sin(sin x);xp1;x2 |
= 1. |
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|||||||||||
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|
x |
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|
|
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|
x!0 |
c |
|
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||||
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|||
pRIMENQQ WTOROE I POSLEDNEE IZ PQTI GLAWNYH ASIMPTO- |
|||||||||||||||||||||||||||||
TI^ESKIH RAZLOVENIJ, OGRANI^IWAQSX PRI \TOM STEPENQMI |
|||||||||||||||||||||||||||||
x, NE WY[E TRETXEJ, MOVNO PRIJTI K SLEDU@]IM: |
|
||||||||||||||||||||||||||||
sin(sin x) = sin x ; |
(sin x)3 |
(sin x)3 |
|
|
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3! |
|
+ o |
= |
|
|
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|
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|
x |
3 |
|
|
|
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|
|
x |
|
o x |
|
3 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
= x |
|
x3!3 |
|
+o(x3) |
( ;+ |
|
|
|
|
+o x3 = |
|
|
|
|||||||||||||
|
|
|
|
|
|
; |
|
|
3 |
|
; |
x3 |
3! |
3 |
|
|
|
; x3 |
|
3 |
|
||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
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|
|
|||||||||
|
|
|
= x |
; |
3! |
|
+o(x |
) |
; 3! |
+o(x |
|
) = x ; 3 |
+o(x |
), |
|||||||||||||||
|
|
|
|
; |
|
1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
3 |
|
|
|
|
|
|
|
|
xp1 ; x2 |
= x |
|
1+ |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
13 (;x2) + o(x2) = x; x3 +o(x3). |
|
|||||||||||||||||||||||||||
3 |
|
|
|
|
|
|
|
|
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|
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|
|
sTANOWITSQ QSNO, ^TO WZQTOJ TO^NOSTI ASIMPTOTI^ESKIH RAZLOVENIJ (DO TRETXEJ STEPENI x) DLQ RE[ENIQ DANNOJ ZADA^I OKAZYWAETSQ NEDOSTATO^NO. pOWY[ENIE IH TO^NOSTI DO PQTOJ STEPENI x PRIWODIT K SLEDU@]IM:
sin(sin x) = sin x ; |
(sin x)3 |
|
+ |
(sin x)5 |
+o (sin x)5 |
|
= |
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
3! |
|
|
|
|
5! |
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
3 |
|
|
x |
5 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
(x |
|
|
|
|
|
x3 |
|
+o(x3))3 |
|
|
|
x |
|
|
o x 5 |
|
|
|
|
|||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
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|
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|
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|||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
x |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
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|
|
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|
|
|
|
|
|
( + |
|
|
( )) |
|
|
|
|
|
||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
5 |
); |
|
|
; |
3! |
|
|
|
|
|
|
|
; |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
5 |
|
|||||||||
= x; 3! + 5! +o(x |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
3! |
|
|
|
+ |
|
|
5! |
|
|
|
|
|
|
+o x |
|
= |
|||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
3 |
|
|
|
x |
5 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
x3 |
|
|
3 |
|
x5 |
+ o(x5) x5 |
+ |
o x5 |
) |
; |
|
|||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
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|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
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|
|
|
||||||||||||||||||||||||||||||||
= x; |
x |
+ |
|
|
+o(x5); |
|
|
|
|
|
; 3!3! |
|
|
+ |
|
|
( |
|
|
|
+o(x5) = |
|||||||||||||||||||||||||||||||||
3! |
|
5! |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
5! |
|
|
|
|
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|||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
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= x |
; |
x3 |
+ |
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x5 |
+o(x5), |
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3 |
10 |
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1 |
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1 |
( |
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2 |
) |
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||||
3 |
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3 |
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3 |
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xp1 |
; |
x2 |
|
= x 1+ |
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( |
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x2)+ |
; |
3 |
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x4 |
+ o(x4) = |
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1 2 |
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; |
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1 |
; |
|
|
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= x |
|
x |
3 |
|
; |
x |
5 |
+ o(x5), |
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5 |
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; |
3 |
|
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9 |
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||||||||
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3 |
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|||
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19x |
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||||||
sin(sin x) ; xp1 ; x2 = |
+ o(x5). |
|
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|
|
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|||||||||||||||||||||||||||||||||||
90 |
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|
|
|
|
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|
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|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||||||||||||||||||||
oKON^ATELXNO: ISKOMAQ GLAWNAQ ^ASTX ESTX |
|
19 |
x5. |
|
|
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
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|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
90 |
|
|
|
235
fORMULA tEJLORA S OSTATKAMI W ZAPISI lAGRANVA I kO[I
oSTATKOM FORMULY tEJLORA NAZYWA@T RAZNOSTX MEVDU FUNKCIEJ I EE MNOGO^LENOM tEJLORA (TOGO ILI INOGO PORQD-
KA n): |
|
|
f 0(x ) |
|
|
|
|
|
f(n)(x ) |
|
|
|
|
def |
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
rn(x;x0) =f(x); f(x0) + |
1!0 (x;x0) + |
+ |
n! 0 (x;x0)n . |
|||||||||
aSIMPTOTI^ESKAQ FORMULA tEJLORA |
(SM. S. 229) |
UTWERV- |
||||||||||
DAET1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
^TO WELI^INA |
r x |
x |
PRI x |
! |
x |
|
STREMITSQ K NU |
- |
||||
, |
|
n( |
n; |
0) |
|
|
0 |
|
|
|
L@ BYSTREE, ^EM (x ;x0) , NO NE DAET NIKAKOJ INFORMACII O KONKRETNYH ZNA^ENIQH \TOJ WELI^INY W OTDELXNO WZQTYH
TO^KAH x 6=x0 . pOLU^ITX TAKU@ INFORMACI@ POZWOLQET SLE-
DU@]AQ FORMULA tEJLORA S OSTATKAMI W ZAPISI lAGRANVA I kO[I.
eSLI FUNKCIQ y = f(x) IMEET PROIZWODNU@ PORQDKA n + 1
NE TOLXKO W TO^KE x0 , NO I W NEKOTOROJ EE OKRESTNOSTI, TO |
||||||||||||||||||||||||||||||||
DLQ L@BOGO (OTLI^NOGO OT x0) ZNA^ENIQ x IZ \TOJ OKREST- |
||||||||||||||||||||||||||||||||
NOSTI IMEET MESTO FORMULA tEJLORA |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
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|
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|
f 0 |
x |
0) |
|
|
|
|
|
|
|
|
f(n) x |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
f(x) = f(x0)+ |
|
( |
(x;x0) + + |
|
|
|
( |
0) |
(x;x0)n + rn(x;x0) |
|||||||||||||||||||||||
|
1! |
|
|
|
|
n! |
|
|
||||||||||||||||||||||||
S |
OSTATKOM |
rn(x ;x0) W ZAPISI: |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
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|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||
|
|
|
|
2 |
|
|
|
|
|
|
|
f(n+1)(c) |
|
|
|
|
n+1 |
, |
|
|
|
|
||||||||||
LIBO |
lAGRANVA |
|
|
rn(x;x0) = (n+1)! |
(x;x0) |
|
|
GDE c | |
||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
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|
|
|
||||||||||||||||
NEKOTOROE ZNA^ENIE, PROMEVUTO^NOE MEVDU x0 I x, |
|
|
||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
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||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
f(n+1) |
x |
|
x |
|
x |
0)) |
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||
3 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
( |
0+ |
( |
|
; |
|
|
|
n |
|
|
|
n+1 |
, |
|||||||
LIBO |
kO[I |
|
r |
x |
; |
x |
0) = |
|
|
n! |
|
|
|
|
|
|
|
x |
|
x |
0) |
|||||||||||
|
|
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|
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||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
n( |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
(1; ) ( ; |
|
|
||||||||||||
GDE 0 < < 1.4 |
|
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|
|
|
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|
|
|
|
|
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|
|
|
|
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|
|
|
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|||||
1 w PREDPOLOVENII |
, |
|
|
|
|
|
|
|
= |
|
( ) |
|
|
|
|
|
|
|
0 |
|
|
|||||||||||
|
^TO FUNKCIQ |
y |
|
f x |
|
IMEET W TO^KE |
x |
|
PROIZ- |
WODNU@ PORQDKA n.
2 wPERWYE WSTRE^A@]EJSQ U lAGRANVA ([44], S. 68). 3 pREDLOVENNOJ kO[I ([35], S. 259{260).
4 dOPOLNITELXNOJ INFORMACII O ZNA^ENIQH c I NET.
236
dOKAZATELXSTWO1. pUSTX x x 6=x0 | PROIZWOLXNO WZQTOE, NO FIKSIROWANNOE ZNA^ENIE PEREMENNOJ IZ TOJ OKRESTNOSTI TO^KI x0 , W KOTOROJ FUNKCIQ IMEET PROIZWODNU@ PORQDKA n+1. oBOZNA^AQ z PEREMENNU@, PROBEGA@]U@ OTREZOK I S KONCEWYMI TO^KAMI x0 I x, WWODQT WSPOMOGATELXNU@ FUNK- CI@ y = '(z), KONSTRUIRUEMU@ PUTEM ZAMENY W OPREDELENII
OSTATKA TO^KI x0 NA PEREMENNU@ z :
f 0(z) f(n)(z) n
'(z) = f(x) ; f(z) + 1! (x;z) + + n! (x;z)
POLAGA@T TAKVE (z) = (x ; z)p, GDE p MOVET BYTX L@BYM NATURALXNYM ^ISLOM. pOSKOLXKU OTREZOK I PRINADLEVIT
TOJ OKRESTNOSTI TO^KI x0 , W KOTOROJ FUNKCIQ y = f(x) PO PREDPOLOVENI@ IMEET PROIZWODNU@ PORQDKA n + 1, DLQ
PARY FUNKCIJ y = '(z) I y = |
(z) WYPOLNENY (DAVE S IZ- |
BYTKOM) USLOWIQ TEOREMY kO[I (SM. S. 214): OBE FUNKCII |
|
IME@T PROIZWODNYE '0(z) I 0 |
(z) W L@BOJ TO^KE OTREZKA I , |
PRI^EM 0(z) 6= 0WO WSEH WNUTRENNIH TO^KAH z \TOGO OTREZ- KA. sOGLASNO \TOJ TEOREME DLQ NEKOTOROJ WNUTRENNEJ TO^-
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
' x |
' x |
|
'0 |
c |
||
KI c OTREZKA I WYPOLNQETSQ RAWENSTWO |
( ) |
( 0) |
= 0 |
( ) |
||||||||||||
x ; |
|
|
x |
c . nO |
||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
( ); |
( 0) |
|
|
( ) |
||
PO SAMOMU OPREDELENI@ FUNKCIJ y = '(z) I y = |
(z) LEWAQ |
|||||||||||||||
^ASTX \TOGO RAWENSTWA ESTX 0 ; |
r |
|
x |
; |
x |
0p) , A S U^ETOM TOGO, ^TO |
||||||||||
|
n( |
|
||||||||||||||
|
|
0 |
000 ; ( ; 0) |
|
|
|
|
|
|
|
||||||
|
|
|
|
|
x |
x |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
'0(z) = ; f(z)+ f1!(z)(x;z)+ f 2!(z) |
(x;z)2 + + f |
(n) |
|
|
|
|||||||||||
n!(z)(x;z)n 0= |
||||||||||||||||
|
|
00 |
|
|
|
|
000 |
|
|
|
|
|
00 |
|
|
|
= ;f 0(z) ; f |
1!(z) (x;z) +f 0(z) ; f 2!(z) (x;z)2 + f |
2!(z) 2(x z); |
||||||||||||||
; |
f (n+1)(z) |
(x; z)n + |
f (n)(z) |
n(x z)n;1 = |
|
|
||||||||||
|
n! |
|
n! |
|
|
|
||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
= ; f |
(n+1) |
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
n! (z) (x; z)n |
1 wZQTOE U g. m. fIHTENGOLXCA ([24], S. 255{257), ISPOLXZOWAW[EGO, W SWO@ O^EREDX, RASSUVDENIQ I OBOZNA^ENIQ kO[I ([35], S. 259{261).
237
|
0 |
|
|
|
|
p 0 |
|
|
|
;p(x ; z) |
p |
;1 |
|
|
|
|
|
|
|
||||||
I |
|
(z) = |
(x ; z) |
|
= |
|
|
, EGO PRAWAQ ^ASTX ESTX |
|||||||||||||||||
f(n+1) |
c |
|
; n;p+1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
' x |
' x |
|
'0 |
c |
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|
n |
( ) |
(x |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
( ) |
( 0) |
= |
0 |
( ) |
|||
|
p |
|
c) |
. w REZULXTATE RAWENSTWO |
x ; |
x |
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c |
|||||||||||||||||
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! |
|
|
; |
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r |
x |
|
|
x |
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f(n+1) |
c |
|
|
( ); ( 0) |
|
|
( ) |
||||||
PRIOBRETAET WID |
|
n( ; |
|
0p) = |
|
|
|
|
( ) |
(x |
; |
c)n;p+1, ILI, ^TO TO |
|||||||||||||
|
|
|
! |
|
|
|
|||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
( |
; |
x |
0) |
|
p |
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
VE SAMOE, |
|
|
x |
|
|
|
|
|
n |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
|
|
|
|
|
rn(x;x0) = |
|
f(n+1)(c) |
(x |
;c)n;p+1(x ;x0)p: |
|
|
|
|||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
n!p |
|
|
|
|
||||||||||||||
|
tAK KAK NA WYBOR NATURALXNOGO ^ISLA p DO SIH POR NE |
BYLO NIKAKIH OGRANI^ENIJ, MOVNO WZQTX p = n+1, PRIHODQ K
|
|
|
|
|
(n+1) |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
RAWENSTWU rn(x;x0) = f(n+1)!(c) (x;x0)n+1 | ZAPISI lAGRANVA |
||||||||||||||||||||
OSTATKA FORMULY tEJLORA S DRUGOJ STORONY, WZQW p = 1, |
||||||||||||||||||||
PRIHODQT K RAWENSTWU rn(x;x0) = |
f(n+1)(c) |
(x;c)n(x;x0), RAW- |
||||||||||||||||||
|
n! |
x |
||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
f(n+1) x |
|
|
x |
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
NOSILXNOMU1 r x |
x |
0) = |
( 0 |
+ |
( ; |
0)) |
n x |
x |
|
n+1 |
||||||||||
|
|
|
n( ; |
|
|
|
n! |
|
|
|
|
(1 ; ) ( ; |
0) , |
|||||||
T. E. ZAPISI kO[I OSTATKA FORMULY tEJLORA.2 Q.E.D. |
|
|||||||||||||||||||
|
w WAVNEJ[EM DLQ PRILOVENIJ SLU^AE x0 = 0 USTANOWLEN- |
|||||||||||||||||||
NAQ FORMULA tEJLORA PEREHODIT W FORMULU mAKLORENA |
|
|
||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
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|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
0 |
|
|
|
|
(n) |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
f(x) = f(0)+ f 1!(0) x + |
|
+ f n!(0) xn + rn(x) |
|
|
|
|
|
|||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
OSTATKOM |
rn(x) W ZAPISI |
|
|
|
|
|
|
|
|
f(n+1)(c) |
|
n+1 |
|||||||
S |
lAGRANVA |
|
rn(x) = |
(n+1)! |
x |
|
||||||||||||||
|
|
|
||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
(c | NEKOTOROE ZNA^ENIE, PROMEVUTO^NOE MEVDU 0 I x),
|
|
|
f(n+1)( x) |
n |
n+1 |
(0 < < 1). |
|
LIBO W ZAPISI |
kO[I |
|
rn(x) = |
n! |
(1; ) |
x |
|
|
1 s U^ETOM TOGO, ^TO L@BOE ^ISLO c, PROMEVUTO^NOE MEVDU x0 I x, PREDSTAWIMO W WIDE c = x0 + (x;x0), GDE 0< < 1.
2 pEREBIRAQ DRUGIE ZNA^ENIQ p, MOVNO PRIJTI K DRUGIM FORMAM ZA- PISI OSTATKA, ODNAKO ONI NE IME@T ZAMETNOGO PRIMENENIQ W ANALIZE.
240
GDE ZNA^ENIE c (ZAWISQ]EE OT x I OT n) LEVIT MEVDU 0 I x,
MOVNO SDELATX1 |
WYWOD: exp(n+1) c xn+1 |
< exp jxj x n+1 |
|
|
0, |
|||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
(n+1)! |
|
|
(n+1)! |
j j |
n!+1 |
|
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
;! |
|
|||||
A PO\TOMU (WWIDU PROIZWOLXNOSTI WYBORA ZNA^ENIQ x) DLQ |
||||||||||||||||||||||||
L@BOGO x |
2 |
( |
;1 |
+ |
1 |
) WYPOLNQETSQ RAWENSTWO2 |
|
|
|
|||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
2 |
|
|
n |
|
|
|
|
||||||||||
|
|
exp x =n!lim+1;1+ |
x |
+ |
x |
+ |
+ |
x |
, |
|
|
|
|
|||||||||||
|
|
1! |
2! |
n! |
|
|
|
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T. E. IMEET MESTO RAZLOVENIE mAKLORENA \KSPONENTY |
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exp x = 1+ |
x |
+ |
x2 |
+ + |
xn |
+ , |
;1< x < +1 |
. |
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1! |
2! |
n! |
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2. tAK KAK sin(2k) x = (;1)k sin x, A sin(2k+1) x = (;1)k cos x,
MNOGO^LEN mAKLORENA PORQDKA 2n+2 DLQ FUNKCII y = sin x
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x3 |
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x5 |
n x2n+1 |
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ESTX x; |
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+ |
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; + (;1) |
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, A POTOMU PRIMENENIE |
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3! |
5! |
(2n+1)! |
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FORMULY mAKLORENA S OSTATKOM W ZAPISI lAGRANVA DAET: |
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x3 |
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x5 |
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x2n+1 |
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( 1)n+1 cos c |
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sinx = x; |
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+ |
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; |
+ (;1)n |
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+ |
;(2n+3)! |
x2n+3, |
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3! |
5! |
(2n+1)! |
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GDE DLQ PROIZWOLXNO WZQTOGO ZNA^ENIQ x ZNA^ENIE c QWLQETSQ |
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PROMEVUTO^NYM MEVDU 0 I x TAK KAK1 |
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(;1)n+1 cos c |
x2n+3 6 |
jxj2n+3 |
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0, |
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(2n+3)! |
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(2n+3)! |
n!+1 |
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;! |
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SPRAWEDLIWO RAZLOVENIE mAKLORENA SINUSA: |
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x3 |
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x5 |
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n x2n+1 |
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. |
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sin x = x; |
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+ |
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; +(;1) |
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+ ;1< x<+1 |
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3! |
5! |
(2n+1)! |
3. tAK VE, KAK \TO BYLO PRODELANO DLQ SINUSA, IZ FOR-
MULY mAKLORENA S OSTATKOM W ZAPISI lAGRANVA WYWODITSQ RAZLOVENIE mAKLORENA DLQ KOSINUSA:
2 |
4 |
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2n |
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cos x = 1; |
x |
+ |
x |
; +(;1)n |
x |
+ ;1< x<+1 |
. |
2! |
4! |
(2n)! |
n
1 s U^ETOM TOGO, ^TO jxnj! PRI L@BOM x ESTX BESKONE^NO MALAQ
POSLEDOWATELXNOSTX (SM. S. 79).
2 ~TO NE QWLQETSQ NOWOSTX@ (SM. S. 96).