ВМ 1 семетр / Лекции / Лекция 9
.pdf
|
|
|
|
|
|
|
|
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.
