農林漁牧網

您現在的位置是:首頁 > 林業

很多人都不知道:泰勒級數其實很好理解,高中生也可以懂!

2022-03-05由 創意在行動 發表于 林業

級數什麼意思

關於常數的導數,x的n次方的導數,以及正弦函式的導數以及餘弦函式的導數,我們由下圖給出,讀者可以在任何的高等數學課本中找到具體的推導過程,我們假定讀者已經知道了這些事實。

很多人都不知道:泰勒級數其實很好理解,高中生也可以懂!

常數的導數,x的n次方的導數,以及正弦函式的導數以及餘弦函式的導數

我們假定正弦函式sinx可以被展開成a0*x^+a1*x^+a2*x^2+a3*x^3+a4*x^4+。。。。這樣的冪級數的形式,那麼右下圖可知,我們可以將這個冪級數求導,我們發現,正弦函式經過四次求導以後變為原來的函式即正弦函式,根據x的n次方函式的求導法則可以得到如下圖所示的關係,我們發現:

對於任意n的an*x^n,只需要經過n次求導就可以將n次項變為常數項。

很多人都不知道:泰勒級數其實很好理解,高中生也可以懂!

我們現在將x=0帶入上圖的關係式中,這樣做的目的是為了消去這些含有x的項,得到具體的係數ai的值。

很多人都不知道:泰勒級數其實很好理解,高中生也可以懂!

我們發現:

偶次冪的項的係數都為0,而奇次冪的項的係數為對應奇次冪的階乘

只有正整數才有階乘,正整數n的階乘我們用n!來表示:

n!= 1×2×3×……×n

因此現在我們可以將sinx可以被展開成a0*x^+a1*x^+a2*x^2+a3*x^3+a4*x^4+。。。。這樣的冪級數的形式,即:

sinx= 1!*x^1+3!*x^3+5!*x^5+7!*x^7+。。。 +(2n+1)!*x^(2n+1)+。。。

我們稱這樣的冪級數展開叫做正弦函式的泰勒展開。你可以自己推匯出餘弦函式的泰勒展開嗎?請讀者自己試一試。