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泰勒定理开题报告

发布时间: 2021-03-31 11:33:36

A. 泰勒公式/定理 应用

e^x≈1+x+x^2/2!+x^3/3!+……+x^n/n

B. 泰勒定理(泰勒公式)的证明没看懂

误差是被连续函数的有界性自动保证的

C. 关于泰勒公式应用的文献综述

f(x)=f(x0)+f'(x0)*(x-x0)+f''(x0)/2!*(x-x0)^2+...+f(n)(x0)/n!*(x-x0)^n (泰勒公式,最后一项中n表示n阶导数)

f(x)=f(0)+f'(0)*x+f''(x)/2!*x^2+...+f(n)(0)/n!*x^n (麦克劳林公式公式,最后一项中n表示n阶导数)

泰勒中值定理:若函数f(x)在开区间(a,b)有直到n+1阶的导数,则当函数在此区间内时,可以展开为一个关于(x-x.)多项式和一个余项的和:
f(x)=f(x.)+f'(x.)(x-x.)+f''(x.)/2!•(x-x.)^2,+f'''(x.)/3!•(x-x.)^3+……+f(n)(x.)/n!•(x-x.)^n+Rn
其中Rn=f(n+1)(ξ)/(n+1)!•(x-x.)^(n+1),这里ξ在x和x.之间,该余项称为拉格朗日型的余项。
(注:f(n)(x.)是f(x.)的n阶导数,不是f(n)与x.的相乘。)
证明:我们知道f(x)=f(x.)+f'(x.)(x-x.)+α(根据拉格朗日中值定理导出的有限增量定理有limΔx→0 f(x.+Δx)-f(x.)=f'(x.)Δx),其中误差α是在limΔx→0 即limx→x.的前提下才趋向于0,所以在近似计算中往往不够精确;于是我们需要一个能够足够精确的且能估计出误差的多项式:
P(x)=A0+A1(x-x.)+A2(x-x.)^2+……+An(x-x.)^n
来近似地表示函数f(x)且要写出其误差f(x)-P(x)的具体表达式。设函数P(x)满足P(x.)=f(x.),P'(x.)=f'(x.), P''(x.)=f''(x.),……,P(n)(x.)=f(n)(x.),于是可以依次求出A0、A1、A2、……、An。显然,P(x.)=A0, 所以A0=f(x.);P'(x.)=A1,A1=f'(x.);P''(x.)=2!A2,A2=f''(x.)/2!……P(n)(x.)=n! An,An=f(n)(x.)/n!。至此,多项的各项系数都已求出,得:P(x)=f(x.)+f'(x.)(x-x.)+f''(x.)/2!•(x -x.)^2+……+f(n)(x.)/n!•(x-x.)^n.
接下来就要求误差的具体表达式了。设Rn(x)=f(x)-P(x),于是有Rn(x.)=f(x.)-P(x.)=0。所以可以得出Rn(x.)= Rn'(x.)=Rn''(x.)=……=Rn(n)(x.)=0。根据柯西中值定理可得Rn(x)/(x-x.)^(n+1)=Rn(x)-Rn (x.)/(x-x.)^(n+1)-0=Rn'(ξ1)/(n+1)(ξ1-x.)^n(注:(x.-x.)^(n+1)=0),这里ξ1在x和x.之间;继续使用柯西中值定理得Rn'(ξ1)-Rn'(x.)/(n+1)(ξ1-x.)^n-0=Rn''(ξ2)/n(n+1)(ξ2-x.)^(n- 1)这里ξ2在ξ1与x.之间;连续使用n+1次后得出Rn(x)/(x-x.)^(n+1)=Rn(n+1)(ξ)/(n+1)!,这里ξ在x.和x之间。但Rn(n+1)(x)=f(n+1)(x)-P(n+1)(x),由于P(n)(x)=n!An,n!An是一个常数,故P(n+1)(x)=0,于是得Rn(n+1)(x)=f(n+1)(x)。综上可得,余项Rn(x)=f(n+1)(ξ)/(n+1)!•(x-x.)^(n+1)。一般来说展开函数时都是为了计算的需要,故x往往要取一个定值,此时也可把Rn(x)写为Rn。
泰勒
18世纪早期英国牛顿学派最优秀代表人物之一的英国数学家泰勒(Brook Taylor), 于1685 年8月18日在米德尔塞克斯的埃 德蒙顿出生。1709年后移居伦敦,获法学硕士学位。他在 1712年当选为英国皇家学 会会员,并于两年后获法学博士学位。同年(即1714年)出任 英国皇家学会秘书,四年 后因健康理由辞退职务。1717年,他以泰勒定理求解了数值方程。 最后在1731年1 2月29日于伦敦逝世。

泰勒的主要着作是1715年出版的《正 的和反的增量方法》,书内以下列形式陈述出他已于 1712年7月给其老师梅钦(数学家 、天文学家)信中首先提出的着名定理——泰勒定理:式内v为独立变量的增量, 及 为流数。他假定z随时间均匀变化,则为常数。上述公式以现代 形式表示则为:这公式是从格雷戈里-牛顿插值公式发展而成 的,当x=0时便称作马克劳林定理。1772年,拉格朗日强调了此公式之重要性,而且 称之为微分学基本定理,但泰勒于证明当中并没有考虑 级数的收敛性,因而使证明不严谨,这工作直至十九世纪二十年代才由柯西完成。

D. 泰勒中值定理1证明问题

因为Rn(x)的极限是0,而当x趋近于x0时x-x0的极限也是0,就是0比0型,洛必达法则,中间省略号的就是求n-1阶导数,而当x趋近于x0的时候,Rn(x0)=0,就是倒数第二部的来历(个人觉得没必要)。后面的不懂可以追问,一起讨论,这也是我个人理解,不一定对。

E. 求泰勒公式推导详解

泰勒公式:将一个在x=x0处具有n阶导数的函数f(x)利用关于(x-x0)的n次多项式来逼近函数的方法版。

若函数f(x)在包权含x0的某个闭区间[a,b]上具有n阶导数,且在开区间(a,b)上具有(n+1)阶导数,则对闭区间[a,b]上任意一点x,成立下式:

泰勒展开式的应用:

1、幂级数的求导和积分可以逐项进行,因此求和函数相对比较容易。

2、一个解析函数可被延伸为一个定义在复平面上的一个开片上的解析函数,并使得复分析这种手法可行。

3、泰勒级数可以用来近似计算函数的值,并估计误差。

4、证明不等式。

5、求待定式的极限。