Добавил:
Upload Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:
Final.doc
Скачиваний:
3
Добавлен:
17.04.2019
Размер:
2.13 Mб
Скачать

2) Степенной ряд можно дифференцировать бесконечное число раз.

3) На произвольные функциональные ряды данная теорема без специальных предположений не распространяется.

104.Ряды Тейлора и Маклорена.

Пусть задана f(x) в окрестности точки x= x0. Предп-м, что f(x) разл-ся в ряд по степеням (x- x0): т.е. ряд имеет вид

f(x)= a0 + a1( x - x0)+ a2( x - x0)2+…+ an( x - x0)n +… с радиусом сх-ти R ,(| x - x0 |<R). Этот ряд на инт-ле сх-ти | x - x0 |<R можно дифференцировать бесконечное число раз:

f n(x)=n∙(n-1)∙ …∙ an+(n+1) ∙n∙…∙3∙2an+1∙( x - x0) +…

Положим в каждом равенстве x= x0 . Тогда последовательно получаем коэффициенты Тейлора:

a0=f(x0), a1=(f ’(x0))/1!, a2=(f ’’(x0))/2!,… an=( f n (x0))/n!

Итак, если функция f(x) разлагается в ряд по степеням ( x - x0), то этот ряд имеет вид :

f(x)= f(x0)+ f ’(x0) ( x - x0)+ (f ’(x0) ( x - x0)2)/2!+…+ =( f n (x0) ( x - x0)n)/n! +…= ( f n (x0) ( x - x0)n)/n!

Опр-е. Степ ряд такого вида наз рядом Тейлора ф-и f(x) в т. x0 . Если x0 = 0 , то такой ряд наз рядом Маклорена.

Теорема. (дост. условие разложения в ряд Тейлора).

Если ф-я f(x) и ее произв-е любого порядка ограничены в окр-ти т. x0: (| x - x0 |<R) одним и тем же числом M, то ее ряд Тейлора сх-ся к самой f(x ) для любого x из этой окр-ти | x - x0 |<R . Если ф-я f(x) разложима в ряд Тейлора, то это разложение единственно.

Остаточный член ряда Тейлора.

Обозначим Tn (x) сумму первых членов ряда Тейлора:

Tn (x) = f(x0)+ f ’(x0) ( x - x0)+…+ =( f n (x0) ( x - x0)n)/n!

Остаточным членом ряда Тейлора называют разность:

Rn (x) = f(x)+ Tn (x)

Таким образом, имеет место формула Тейлора:

f(x)= f(x0)+ f ’(x0) ( x - x0)+…+ =( f n (x0) ( x - x0)n)/n!+ Rn (x)

Важно знать, как устроен остаток Rn (x)

Теорема. Если ф-я f(x) имеет произв-ю (n+1)-го порядка f (n+1)(x) в окр-ти точки x0 , то остат член имеет вид:

Rn (x) = ( x - x0)n+1)/(n+1)!∙ f (n+1)(ξ), где ξ -некот точка, леж м/д x и x0 . Само по себе выражение для Rn (x) не дает возможности вычислять его величину, так как неизвестна точка ξ , в которой f (n+1)(x) вычисляется .

105.Разложение некоторых елементарных ф-ций в степенные ряды

Если ф-ция f(x) явл. суммой степенного ряда в каком-либо промежутке,то говорят,что f(x) в этом промежутке разлагается в степенной ряд.

Практически важное достаточное условие разложения ф-ции в ряд Тейлора выражается следующей теоремой: если производные любого порядка ф-ции f(x) ограничены в окрестности U(x0) точки x0 одним и тем же числом С,т.е. |f(n) (x)| ≤C (n=1,2,3,…),то ряд Тейлора этой ф-ции сходится к f(x) для любого xиз этой окрестности.

Если ф-ция f(x) разложима в ряд Тейлора,то это разложение единственное.

Приведем разложения в степенной ряд (ряд Маклорена)некоторых элементарных ф-ций:

ex=1+x/1!+x2/2!+…+xⁿ/n!+… (-∞<x<∞),

sinx=x/1!-x³/3!+x5/5! –x77! +...+(-1)ⁿ x2n+1/(2n+1)!+...

(-∞<x<+∞),

cosx=1 - x²/2!+x4/4! – x6/6!+...+(-1)ⁿ x2n/(2n)!+…

(-∞<x<+∞),

ln(1+x)=x – x²/2+x³/3 – x4/4+...+(- 1)n-1 xⁿ/n+...

(-1<x≤1),

(1+x)m=1+mx/1!+m(m-1)x²/2!+m(m-1)(m-2)x³/3!+...+

+m(m-1)...(m-n+1)xⁿ/n!

Последнее разложение имеет место при любом действительном числе m,если -1<x<1

Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]