Добавил:
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:

ВМ 1 семетр / Лекции / Лекция 9

.pdf
Скачиваний:
3
Добавлен:
16.05.2024
Размер:
479 Кб
Скачать
☆

 

 

 

 

 

 

 

 

11

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Запишем формулу (17), подставив вместо точки b точку x ,

а вместо

точки a точку x0

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

f x f x0

f x0

 

x

x0

 

f x0

x x0

2

 

f

x0

 

x x0

3

...

 

1!

 

 

 

2!

 

 

 

3!

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

...

 

f (n 1) x0

x x0

n 1

 

f (n)

x x0

n

,

 

 

 

 

(24)

 

 

n 1 !

 

 

n!

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

где x0 , x .

Вкомпактном виде, с использованием знака суммирования, формулу

(24)можно представить следующим образом:

n 1

 

f (k )

x0

 

 

 

 

k

 

 

f

(n)

 

 

n

 

f x

 

 

 

 

x

x0

 

 

 

 

 

x x0

 

 

,

 

k!

 

 

 

n!

 

k 0

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

n 1

 

f (k ) x0

 

 

 

 

k

 

 

 

 

 

f x

 

 

 

 

x x0

 

 

Rn x .

 

 

 

 

k!

 

 

 

 

 

 

 

k 0

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Первое

слагаемое

n 1

f (k ) x0

 

 

Pn 1 x

 

 

x x0

k!

 

k 0

 

 

многочлен n 1 порядка.

в

формуле

(25)

k называется многочленом Тейлора

(25)

(26)

-

– это

Второе слагаемое в формуле (25)

-

Rn

x

f (n)

x x0 n

-

n!

 

 

 

 

 

 

многочлен n порядка, называется остаточным членом в форме Лагранжа.

 

В общем виде формула (25) называется формулой Тейлора с

остаточным членом в форме Лагранжа.

 

 

 

 

 

 

Скобки x x0 в формуле

Тейлора

называются

степенями

разложения.

 

 

 

 

 

 

Стаценко И.В. Лекция 9. Математический анализ.

 

12

 

 

Разложение функции

f (x) по формуле Тейлора по степеням

x x0 также называют разложением функции

по

формуле Тейлора в

окрестности точки x0 .

 

 

 

Пример 3. Разложить функцию f (x) x3 4x2

5

по степеням (x 1) ,

используя первые 2-е производные в многочлене Тейлора.

Решение:

 

 

 

Требуется получить разложение функции f (x) x3

4x2 5 в окрестности

точки x0

1.

 

 

Найдем

значение функции

и первые две

производные функции

f (x) x3 4x2 5 в точке x

1. Третью производную будем использовать

 

0

 

 

в остаточном члене формулы Тейлора.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

f (1)

x3 4x2

 

 

x 1

 

 

5

 

10;

 

 

 

 

 

 

 

 

 

f (1)

3x2

8x

 

x 1

11;

 

 

 

 

 

 

 

 

 

f (1)

6x 8

 

x 1

14 ;

 

 

 

 

 

 

 

f (x) f 6.

Тогда

f (x) 10 111! x 1 142! x 1 2 3!6 x 1 3

10 11 x 1 7 x 1 2 x 1 3 .

Стаценко И.В. Лекция 9. Математический анализ.

13

Пример 4. Разложить функцию

 

 

,

f (x) sin(x) по степеням x

 

 

 

4

 

используя первые 3-и производные в многочлене Тейлора.

Решение:

Требуется получить разложение функции f (x) sin(x) в окрестности точки

x0 4 .

Найдем значение функции и первые две производные функции f (x) sin(x)

в точке

 

x . Четвертую производную будем использовать в остаточном

 

 

 

0

4

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

члене формулы Тейлора.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

sin x

 

 

 

 

 

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

f

 

 

 

 

 

 

 

 

;

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

4

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

4

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

cos x

 

 

 

 

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

f

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

;

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

4

 

 

 

 

 

 

 

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

4

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

sin x

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

f

 

 

 

 

 

 

 

 

 

;

 

 

 

 

 

 

 

4

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

 

 

 

 

 

 

 

4

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

cos x

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

f

 

 

 

 

 

 

 

 

 

;

 

 

 

 

 

 

 

4

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

 

 

 

 

 

 

4

 

 

 

 

 

 

 

 

 

f 4 sin x sin .

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

 

 

 

 

 

3

 

sin

4

 

 

2

 

 

2

 

 

 

 

2

 

 

2

 

sin(x)

 

 

 

 

 

 

x

 

 

 

 

 

x

 

 

 

 

 

x

 

 

 

x

 

,

2

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

4

 

2 2!

4

 

2 3!

4

 

4!

4

 

где

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

, x .

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

4

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Стаценко И.В. Лекция 9. Математический анализ.

Соседние файлы в папке Лекции