《D48泰勒公式》PPT课件.ppt

二 几个初等函数的麦克劳林公式 第三节 一 泰勒公式的建立 机动目录上页下页返回结束 三 泰勒公式的应用 应用 用多项式近似表示函数 理论分析 近似计算 泰勒 Taylor 公式 第四章 特点 一 泰勒公式的建立 以直代曲 在微分应用中已知近似公式 需要解决的问题 如何提高精度 如何估计误差 x的一次多项式 机动目录上页下页返回结束 误差为 机动目录上页下页返回结束 答案 当f x 在点x0有n阶导数时 这样的n次多 有什么关系 项式是存在的 现在来分析这样的多项式与f x 1 求n次近似多项式 要求 故 机动目录上页下页返回结束 令 则 2 余项估计 令 称为余项 则有 机动目录上页下页返回结束 机动目录上页下页返回结束 公式 称为的n阶泰勒公式 公式 称为n阶泰勒公式的拉格朗日余项 泰勒中值定理 阶的导数 时 有 其中 则当 泰勒目录上页下页返回结束 公式 称为n阶泰勒公式的佩亚诺 Peano 余项 在不需要余项的精确表达式时 泰勒公式可写为 注意到 可以证明 式成立 机动目录上页下页返回结束 特例 1 当n 0时 泰勒公式变为 2 当n 1时 泰勒公式变为 给出拉格朗日中值定理 可见 误差 机动目录上页下页返回结束 称为麦克劳林 Maclaurin 公式 则有 在泰勒公式中若取 则有误差估计式 若在公式成立的区间上 麦克劳林目录上页下页返回结束 由此得近似公式 二 几个初等函数的麦克劳林公式 其中 机动目录上页下页返回结束 其中 机动目录上页下页返回结束 类似可得 其中 机动目录上页下页返回结束 其中 机动目录上页下页返回结束 已知 其中 类似可得 机动目录上页下页返回结束 机动目录上页下页返回结束 解已知 那么 由泰勒系数公式可知 于是得到 机动目录上页下页返回结束 例3 求 在点 的泰勒公式 解 三 泰勒公式的应用 1 在近似计算中的应用 误差 M为 在包含0 x的某区间上的上界 需解问题的类型 1 已知x和误差限 要求确定项数n 2 已知项数n和x 计算近似值并估计误差 3 已知项数n和误差限 确定公式中x的适用范围 机动目录上页下页返回结束 已知 例1 计算无理数e的近似值 使误差不超过 解 令x 1 得 由于 欲使 由计算可知当n 9时上式成立 因此 的麦克劳林公式为 机动目录上页下页返回结束 说明 注意舍入误差对计算结果的影响 本例 若每项四舍五入到小数点后6位 则 各项舍入误差之和不超过 总误差为 这时得到的近似值不能保证误差不超过 因此计算时中间结果应比精度要求多取一位 机动目录上页下页返回结束 例2 用近似公式 计算cosx的近似值 使其精确到0 005 试确定x的适用范围 解 近似公式的误差 令 解得 即当 时 由给定的近似公式计算的结果 能准确到0 005 机动目录上页下页返回结束 2 利用泰勒公式求极限 例3 求 解 由于 用洛必塔法则不方便 机动目录上页下页返回结束 3 利用泰勒公式证明不等式 例4 证明 证 机动目录上页下页返回结束 内容小结 1 泰勒公式 其中余项 当 时为麦克劳林公式 机动目录上页下页返回结束 2 常用函数的麦克劳林公式 3 泰勒公式的应用 1 近似计算 3 其他应用 求极限 证明不等式等 2 利用多项式逼近函数 例如目录上页下页返回结束 泰勒多项式逼近 机动目录上页下页返回结束 泰勒多项式逼近 机动目录上页下页返回结束 思考与练习 计算 解 原式 第四节目录上页下页返回结束 泰勒 1685 1731 英国数学家 他早期是牛顿学派最 优秀的代表人物之一 重要著作有 正的和反的增量方法 1715 线性透视论 1719 他在1712年就得到了现代形式的泰勒公式 他是有限差分理论的奠基人 麦克劳林 1698 1746 英国数学家 著作有 流数论 1742 有机几何学 1720 代数论 1742 在第一本著作中给出了后人以他的名字命名的 麦克劳林级数 由题设对 证 备用题1 有 且 机动目录上页下页返回结束 下式减上式 得 令 机动目录上页下页返回结束 两边同乘n 整数 假设e为有理数 p q为正整数 则当时 等式左边为整数 矛盾 2 证明e为无理数 证 故e为无理数 等式右边不可能为整数 机动目录上页下页返回结束