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Matematikaliq analiz oqiw qollanba

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Saldar. Eger an xn

dárejeli qatar

x

= x1

tochkada taralıwshı, yaǵnıy

n=0

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

an xn sanlı qatar taralıwshı bolsa, onda

x

 

 

x1

teńsizlikti qanaatlandırıwshı

n=0

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

barlıq x larda an xn qatar taralıwshı boladı.

 

 

 

n=0

 

 

 

 

 

 

Dárejeli qatardıń jıynaqlılıq radiusi hám jıynaqlılıq intervalı. Meyli

 

 

 

 

 

 

 

an xn

= a0 + a1 x + a2 x2

+ ... + an xn + ...

n=0

dárejeli qatar berilgen bolsın. Bul qatardıń jıynaqlılıq yamasa taralıwshı tochkaları haqqında tómendegishe úsh jaǵday bolıwı múmkin:

1)barlıq oń sanlar qatardıń jıynaqlılıq tochkaları boladı;

2)barlıq oń sanlar qatardıń taralıwshı tochkaları boladı;

3)sonday oń sanlar bar bolıp, olar qatardıń jıynaqlılıq tochkaları boladı, sonday oń sanlar bar bolıp, olar qatardıń taralıwshı tochkaları boladı.

Birinshi jaǵdayda, Abel teoremasına kóre dárejeli qatar barlıq x R da jıynaqlı bolıp, dárejeli qatardıń jıynaqlılıq kópligi E = (,+ ) boladı. Bunday

qatarǵa

 

1

 

xn = 1

 

1

 

x2

 

1

 

xn + ..

 

 

 

+ x +

 

 

+ .... +

 

 

 

 

 

 

 

 

n=0 n!

 

 

2!

 

 

n!

 

dárejeli qatar mısal boladı.

Ekinshi jaǵdayda, Abel teoremasınıń nátiyjesine kóre dárejeli qatar barlıq x R \ 0 da taralıwshı bolıp, onıń jıynaqlılıq kópligi E = 0 boladı. Bunday

qatarǵa

n! xn = x + 2! x2 + 3! x3 + ... + n! xn + ...

n=1

dárejeli qatar mısal boladı.

Endi úshinshi jaǵdaydı qaraymız. Bul jaǵdayda

xn = 1 + x + x2 + ... + xn + ...

n=0

250

dárejeli qatar mısal boladı. Bul dárejeli qatar barlıq x (0,1) da jıynaqlı hám Abel teoremasına kóre qatar (1,1) da jıynaqlı boladı, barlıq x [1, + ) da qatar taralıwshı hám Abel teoremasınıń nátiyjesine kóre qatar (, 1] [1, + ) da taralawshı. Demek, dárejeli qatardıń jıynaqlılıq kópligi E = (1,1) boladı.

 

 

 

 

 

 

 

 

an xn dárejeli qatar ushın sonday oń

r sanı bar bolıp,

x

r , yaǵnıy

n=0

 

 

 

 

 

 

 

x (r, r) da qatar jıynaqlı,

 

x

 

r , yaǵnıy

x (,r) (r, + ) da qatar

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

taralıwshı boladı. x = r tochkalarda an xn

dárejeli qatar jıynaqlı bolıwı da

n=0

múmkin, taralıwshı da bolıwı múmkin.

1-anıqlama. Joqarıda keltirilgen r san an xn dárejeli qatardıń jıynaqlılıq

n=0

radiusi, al (r, r) intervalı dárejeli qatardıń jıynaqlılıq intervalı delinedi.

 

 

 

 

 

 

 

 

Meyli

an xn

dárejeli

qatarın qarayıq. Bul qatardıń koeffitsientlarinen

 

n=0

 

 

 

 

 

 

dúzilgen an (n = 0,1, 2,....) izbe-izlik ushın

 

 

1) n 0 da an 0,

 

 

 

 

an

 

 

 

 

n

 

 

 

 

 

 

2) lim

 

bar bolsın. Onda an x

dárejeli qatardıń jıynaqlılıq radiusı

a

 

 

n

 

 

 

n=0

 

 

 

n+1

 

 

 

 

 

r = lim an

nan+1

boladı.

nn

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1-mısal.

 

 

 

xn dárejeli qatardıń jıynaqlılıq radiusın tabıń.

 

n

 

n=0 e

 

n!

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

◄ Bul qatar ushın a

 

=

nn

 

, a

=

(n +1)n+1

boladı. Bunnan,

 

 

 

(

)

 

 

 

 

 

 

n

 

enn!

n+1

 

en+1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

n +1 !

 

251

lim

 

a

n

 

= lim

 

 

 

nn

 

 

 

en+1 (n +1)!

 

= lim

 

e

 

=1.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

an+1

en n!

 

(n +1)n+1

 

 

 

 

n

n

 

 

 

n

 

 

 

 

 

 

n

 

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

+

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

n

 

 

Demek, berilgen dárejeli qatardıń jıynaqlılıq radiusi r =1 boladı. ►

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Koshi-Adamar. Berilgen an xn

dárejeli qatardıń jıynaqlılıq radiusi

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

n=0

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

r =

 

 

 

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

limn

a

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

n

 

 

n

 

 

 

 

 

 

 

 

 

boladı.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Eskertiw. Eger

 

 

limn

 

an

= +

bolsa,

onda an xn

 

dárejeli qatardıń

 

 

 

 

 

n

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

n=0

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

jıynaqlılıq radiusi r = 0 dep, al limn

 

 

an

= 0 bolsa, onda

an xn

dárejeli qatardıń

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

n

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

n=0

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

jıynaqlılıq radiusi r = + dep alınadı.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2-mısal. 2n x5n dárejeli qatardıń jıynaqlılıq radiusın tabıń.

n=0

◄ Dáslep 2x5 = t dep alamız. Nátiyjede berilgen qatar

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

t n = 1 + t + t 2 + ... + t n + ...

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

n=0

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

kóriniske keledi. Bul qatardıń jıynaqlılıq radiusı

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

 

 

 

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

r =

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

=

 

 

 

=1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

lim n

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

lim

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

n

an

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

n

 

 

 

 

 

 

 

 

n

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

boladı. Demek,

 

t

 

1 da qatar jıynaqlı,

 

t

 

 

 

 

1 da taralıwshı. Onda

2x5

1, yaǵnıy

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

 

 

 

 

1, yaǵnıy

 

 

 

 

 

1

 

 

 

x

 

 

 

 

da berilgen qatar jıynaqlı,

2x5

 

 

x

 

 

 

 

da taralıwshı boladı.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

5

 

 

 

5

 

 

 

 

 

2

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Jıynaqlılıq radiusı r =

 

 

boladı. ►

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

5

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Dárejeli qatardıń teń ólshewli jıynaqlılıǵı.

Meyli

252

 

 

 

 

 

 

 

 

 

an xn = a0 + a1 x + a2 x2

+ ... + an xn + ...

(1)

n=0

 

 

 

 

 

 

 

 

dárejeli qatardıń jıynaqlılıq radiusi r 0 bolsın.

 

1-teorema. (1) dárejeli qatar [ , ] (r, r ) da teń ólshewli jıynaqlı boladı,

bunda R, R .

 

 

 

 

 

 

 

 

◄ Meyli (1) dárejeli qatar (r, r ) da absolyut jıynaqlı bolıp hám (0, r )

bolsın. Onda n 0 va x [, ] da

 

 

a

n

xn

 

 

 

a n

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

n

 

 

bolǵanlıǵı, Veyershtrass belgisine qarata (1) qatar [, ] da teń ólshewli jıynaqlı boladı. ►

 

 

Demek, an xn dárejeli qatardıń jıynaqlılıq radiusi

r 0 bolsa, onda

n=0

 

joqarıda keltirilgen teoremaǵa qarata bul qatar [c,c] (r, r ) da (c 0) teń

ólshewli jıynaqlı boladı. Bunda c sannı r sanǵa hár qansha jaqın etip alıw múmkin bolsa, qatar (r, r ) da teń ólshewli jıynaqlı bolmastan qalıwı múmkin.

Máselen

xn = 1 + x + x2 + ... + xn + ...

n=0

dárejeli qatardıń jıynaqlılıq radiusı r =1, biraq qatar (1,1) da teń ólshewli jıynaqlı emes.

14.2. Dárejeli qatarlardıń funktsionallıq qásiyetleri

Dárejeli qatarlar funktsional qatarlardıń dara jaǵdayı bolǵanlıqtan olar teń ólshewli jıynaqlı funktsional qatarlardıń qásiyetlerine uqsas qásiyetlerge iye boladı.

253

 

 

1-teorema. Eger an xn dárejeli qatardıń

jıynaqlılıq radiusi r 0 bolıp,

n=0

 

qosındısı S(x)= an xn bolsa, onda S(x) funktsiya (r, r) da úzliksiz boladı.

n=0

 

◄ Dárejeli qatar (r, r) da jıynaqlı boladı.

 

Meyli x0 (r, r) bolsın. Onda

 

x0

 

c r

teńsizlikti qanaatlandırıwshı c

 

 

sanın alayıq. Onda dárejeli qatar [c, c] da teń ólshewli jıynaqlı boladı. Teń

 

 

 

 

 

 

ólshewli jıynaqlı funktsional qatardıń qásiyetleri qarata an xn dárejeli qatardıń

 

 

 

 

 

n=0

qosındısı S(x) funktsiya [c, c] da úzliksiz, bolǵanlıqtan x0 tochkada úzliksiz. ►

 

 

 

 

 

 

 

2-teorema. Meyli

an xn dárejeli qatardıń jıynaqlılıq radiusı r 0 bolıp,

 

n=0

 

 

 

 

 

qosındısı S(x)= an xn

bolsın. Bul qatardıń

(r, r ) ǵa tiyisli bolǵan qálegen

n=0

 

 

 

 

 

 

[a,b] boyınsha ([a,b] (r, r)) aǵzama-aǵza integrallaw múmkin

 

b

 

 

b

 

 

 

S (x)dx =

 

an x

n

 

 

 

 

dx .

 

a

n=0

a

 

 

 

 

 

 

3-teorema. Meyli an xn dárejeli qatardıń jıynaqlılıq radiusı r 0 , qosındı

 

n=0

 

 

 

= S(x) bolsın. Onda S(x) funktsiya

(r, r ) da úzliksiz S'(x) tuwındıǵa

an xn

n=0

 

 

 

iye bolsın hám

 

 

 

S'(x)= nan xn1

(3)

 

 

n=0

 

boladı, bunda (3) qatardıń jıynaqlılıq radiusı r ǵa teń.

 

 

 

4-teorema. Meyli an xn dárejeli qatardıń jıynaqlılıq radiusi

r 0 ,

n=0

 

 

qosındısı S(x) bolsın.

 

 

 

= S(x) .

 

an xn

(4)

n=0

254

Onda n 0 da an =

 

S (n)(0)

boladı.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

n!

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1-mısal. Berilgen

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

nxn = x + 2x2 + 3x3 + ... + nxn + ...

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

n=1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

dárejeli qatar qosındısın tabıń.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

x

 

 

 

◄Meyli xn dárejeli qatar (1,1)

da jıynaqlı hám onıń qosındısı

 

ǵa

1 x

 

 

 

 

n=1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

x

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

teń, xn =

 

 

. Bul qatardı aǵza-aǵza differentsiallap,

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

n=1

1

x

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

d

 

 

n

 

 

d x

 

 

 

 

 

n1

 

 

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

x

=

, nx

=

 

.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

(1

x)2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

dx n=1

 

 

 

dx 1x

 

 

n=1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Keyingi teńlikten hár eki tárepin x ǵa kóbeytirsek, onda

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

x

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

nxn =

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

(1x)2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

n=1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

kelip shıǵadı. ►

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2-mısal. (1)n xn+1

= ln(1 + x) teńlikti dálilleń.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

n=0 n +1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

(1,1) da jıynaqlı bolıp, onıń qosındısı

 

 

 

1

 

 

 

 

 

 

 

xn dárejeli qatar

 

 

 

 

 

ǵa teń:

 

 

 

x

 

n=0

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

xn

=

 

.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1x

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

n=0

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Bul teńlikte

x

ti

 

x ǵa almastırsaq, nátiyjede

(1)n xn =

 

 

1

 

 

 

teńlik payda

 

1

+ x

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

n=0

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

x

 

 

 

 

 

x

 

 

 

 

 

 

 

 

boladı. Onı [0, x]

 

boyınsha (0 x 1) integrallap (1)n tndt =

dt

= ln (1 + t )

 

0x .

 

 

 

1 + t

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

0 n=0

 

 

 

 

0

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Demek,

(1)n

 

xn+1

 

= ln(1 + x).►

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

n=0

 

 

 

n +1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

255

14.3. Teylor qatarı. Elementar funktsiyalardı dárejeli qatarlarǵa jayıw

Meyli f (x) funktsiya x0 R tochkanıń bazı bir dógereginde qálegen tártipli tuwındıǵa iye bolsın. Bul jaǵdayda f (x) funktsiyanıń Teylor formulası

 

f '(x

0

)

 

 

 

 

 

 

f ''(x

)

 

 

 

 

 

 

2

 

 

 

 

 

f

(n)(x )

 

 

n

 

f (x)= f (x0 )+

 

 

(x x0 )+

 

 

 

 

0

 

 

(x

x0 )

+

... +

 

 

 

 

 

 

 

0

 

 

(x x0 ) + rn

(x)(1)

1!

 

 

 

 

 

 

 

2!

 

 

 

 

 

 

 

 

 

n!

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

bolıp, bunda rn (x)-qaldıq aǵza.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

(1) dárejeli qatardıń koeffitsientleri sanlar bolıp, olar

f (x) funktsiya hám

onıń tuwındılarınıń x0

tochkadaǵı mánisleri arqalı ańlatılǵan.

 

 

 

 

(1) dárejeli qatar f (x) funktsiyanıń Teylor qatari delinedi.

 

 

Dara jaǵdayda, x0 = 0 bolǵanda (1) dárejeli qatar

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

f '(0)

 

 

 

f ''(0)

 

 

 

 

 

 

f

(n)

(0)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

f

(n)

(0)

 

 

 

 

f (0)+

x +

x2

 

+... +

 

 

 

xn

+ rn (x) =

 

 

xn

(2)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1!

 

 

 

2!

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

n!

 

 

 

 

 

 

 

 

 

n=1

 

 

n!

 

 

 

 

kóriniste bolıp, onı Makloren qatarı dep ataymız.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1-teorema. (2) dárejeli qatar (r, r) da

f (x) ǵa jıynaqlı bolıwı ushın

 

 

f (x)

= f (0)+

 

f '(0)

x +

f ''(0)

x

2

+ ...

f (n)

(0)n

+ r

 

(x)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1!

 

 

 

 

 

 

 

 

2!

 

 

 

 

 

 

 

 

n!

 

 

 

 

n

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Teylor formulasına, x (r, r) ushın

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

lim rn (x)= 0

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

n

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

zárúrli hám jetkilikli.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

◄ Zárúrligi. (2) dárejeli qatar (r, r)

da jıynaqlı bolıp, qosındısı

f (x)

bolsın. Anıqlamaǵa muwapıq

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

lim Sn (x)

= f (x),

 

 

 

 

 

 

 

(x (r, r))

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

n

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

boladı, bunda

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Sn (x)= f (0)+

 

f '(0)

x +

f ''(0)

x

2

 

+ ...

 

f

(n)(0)n

.

 

 

 

 

 

 

1!

 

 

 

 

2!

 

 

 

 

 

 

 

n!

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

x (r, r) da lim Sn (x)= f (x) bolıwınan

n

256

lim[ f (x)Sn (x)] = lim rn (x)= 0

n

n

kelip shıǵadı.

Jetkilikligi. Meyli x (r, r) da lim rn (x)= 0 bolsın. Onda

n

lim[ f (x)Sn (x)] = lim rn (x)= 0

n

n

bolıp, bunnan

lim Sn (x)= f (x)

n

kelip shıǵadı. Demek,

f (x) = f (0)+

f ' (0)

 

f ' ' (0)

 

2

 

f

(n)(0)n

 

 

x +

 

 

x

 

+ ...

 

 

+ ...

 

 

 

 

 

 

 

 

1!

 

 

2!

 

 

 

 

 

n!

boladı. ►

Elementar funktsiyalardı Teylor qatarına jayıw.

a) Kórsetkishli hám giperbolik funktsiyalardı Teylor qatarlarına jayamız.

Meyli

f (x)= e x

bolsın. f (0) =1, f (n) (0) =1 (n N ) boladı. Teylor qatarı

 

ex

 

 

xn

 

 

 

 

x

 

 

 

x2

 

 

 

xn

+ ... (0!=1).

 

 

=

 

 

 

= 1 +

 

 

 

+

 

 

 

 

+ ... +

 

 

 

 

(3)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

n=0

n!

 

 

1!

 

2!

 

 

 

 

n!

 

 

Demek, (3) dárejeli qatarnıń jıynaqlılıq radiusı r = + boladı.

 

(3) de x x ge almastıramız:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

(x)

n

 

x

 

 

 

x

2

 

 

 

 

 

 

 

 

(1)n

x

n

 

 

ex =

 

 

= 1

+

 

 

... +

 

 

 

+ ...

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

n=0

n!

 

 

 

 

 

1!

2!

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

n!

 

 

Giperbolik sinus hámde giperbolik kosinus funktsiyaları

 

shx =

 

e x ex

chx =

e x

+ ex

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

,

 

 

 

 

 

.

 

 

 

 

 

 

2

 

 

 

 

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Joqarıdaǵı

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ex =1 +

x

+

x2

 

+ ... +

xn

+ ... ,

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1!

2!

 

 

 

 

 

 

 

 

 

n!

 

 

 

 

 

 

 

 

 

257

 

 

 

x

 

 

 

 

 

x

 

x2

 

 

 

 

 

n

xn

 

 

 

 

 

 

 

e

 

 

 

=1

 

 

+

 

 

 

... + (

1)

 

 

+ ...

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1!

 

2!

 

 

 

 

 

 

n!

 

 

 

 

 

 

formulalardan paydalanıp:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

x

 

 

 

x

3

 

 

 

 

 

 

 

 

x

2n+1

 

 

x

2n+1

 

shx =

 

+

 

+ ... +

 

 

 

 

+ ... =

 

 

,

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1! 3!

 

 

 

 

 

 

 

(2n +1)!

 

n=0

(2n +1)!

 

 

 

 

 

 

 

 

x2

 

 

 

 

x4

 

 

 

 

 

x2n

 

 

 

 

x2n

 

chx =1 +

 

 

 

+

 

 

 

+ ... +

 

 

 

+ ... =

 

 

.

 

 

 

 

 

 

 

(2n)!

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2!

 

 

 

 

4!

 

 

 

 

 

 

 

n=0 (2n)!

 

Bul shx, chx

funktsiyalardıń

Teylor qatarları

bolıp, onıń

jıynaqlılıq

radiusları r = + boladı.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

b) Trigonometriyalıq

funktsiyalardıń Teylor qatarlarına jayamız.

f (x)= sin x

funktsiya Teylor qatarına jayıladı

 

(−1)n

 

2n+1

 

1

 

 

3

 

1

 

 

5

 

sin x =

 

 

x

 

= x

 

 

x

 

+

 

 

x

 

...

(2n +1)!

 

3!

 

5!

 

n=0

 

 

 

 

 

 

 

 

 

boladı. Eger f (x)= cos x bolsın. Bul funktsiya ushın

f (0)=1, f '(0)= 0, f (2n)(0)= (1)n , f (2n+1)(0)= 0 (n N )

boladı. Teylor qatarı

 

(−1)n

2n

 

 

1

 

 

2

 

1

 

 

4

 

cos x =

x

 

=1

 

 

x

 

+

 

 

x

 

...

 

 

 

 

 

 

 

n=0

(2n)!

 

 

 

2!

 

 

 

4!

 

 

 

boladı. (4) hám (5) dárejeli qatarlardıń jıynaqlılıq radiusı r = + boladı. v) Logarifmik funktsiyanı Teylor qatarına jayamız.

(4)

(5)

 

 

 

 

f (x)= ln(1 + x)

 

bolsın.

 

 

 

 

 

 

 

 

f

(n )(x)=

(1)n1 (n 1)!

(n N )

 

 

 

 

(1 + x)n

 

 

bolıp,

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

f

(n)(0)

=

(−1)n1

 

 

 

 

 

n!

 

n

 

 

 

 

 

 

 

boladı. Bul funktsiyanıń Teylor formulası

258

 

 

 

 

 

 

(−1)n1

 

n

 

 

 

x2

 

 

 

x3

 

n1

xn

 

 

 

 

ln(1 + x)=

 

 

 

x

 

= x

 

 

 

+

 

 

 

... + (1)

 

+ ...

(6)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

n=1

n

 

 

 

 

 

2

 

 

 

 

3

 

 

 

n

 

boladı. (6) dárejeli qatarnıń jıynaqlılıq radiusi r =1 ga teń.

 

 

 

Eger ln (1 + x) nıń jayılmasında x ti x ge almastırsaq, onda

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

xn

 

 

 

 

x2

 

x3

xn

 

 

 

 

 

 

ln(1 x)= −

 

 

= −x

 

 

 

 

 

 

 

...

 

...

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

n=1

n

 

 

 

2

 

 

3

 

 

 

n

 

 

 

formula kelip shıǵadı.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

g)

 

1

= (1)n xn = 1 x + x2 x3 + x4 ... + (1)n xn + ...

 

 

+ x

 

1

n=0

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

formula payda boladı. Bul formulada x ti x ge almastırsaq:

 

 

 

 

 

 

 

1

= (1)n xn

= 1 + x + x2 + ... + xn + ...

 

 

 

 

 

 

1 x

 

 

 

 

 

 

n=0

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1-mısal. f (x)= ln11 +xx funktsiyanı Teylor qatarına jayıń.

◄ ln11 +xx = ln(1 + x)ln(1 x) boladı.

 

x2

 

 

x3

 

 

 

 

 

 

 

n1 xn

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ln(1 + x) = x

 

 

 

+

 

 

 

 

 

... + (

1)

 

 

 

 

 

 

 

 

+ ...

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

 

3

 

 

 

n

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ln(1 x) = −x

x2

x3

 

...

xn

 

...

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

 

 

 

3

 

 

 

 

n

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Bul qatnaslardan

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

x2

 

 

x

3

 

 

 

 

 

 

n1 xn

 

 

 

 

ln(1 + x)ln(1 x)= x

 

 

 

 

+

 

 

 

 

 

 

... + (1)

 

 

 

 

+ ...

 

 

 

2

 

 

3

 

 

n

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

x2

 

 

 

 

x3

 

xn

 

 

 

 

 

 

 

 

2x3

 

 

 

2x5

 

 

2x2n1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

= 2x +

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

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Demek,

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1 + x

 

 

 

 

 

 

 

 

 

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= 2 x +

 

 

 

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dárejeli qatardıń jıynaqlılıq radiusı r =1 boladı.►

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2-mısal. Berilgen

 

f (x)= x

sint

dt

funktsiyanı Teylor qatarına jayıń.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

0

 

 

t

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

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