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同理,当f(x) = cosx时,都有:
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cosx= 1 –+–+ …
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最后,我再举一例。在这个例子中,当x取某些值而不是所有值时,泰勒级数等于函数本身。我们来看函数f(x) == (1 –x)–1,f(0) = 1。根据链式法则,我们可以算出该函数的前几阶导数:
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f‘(x) = (–1) (1 –x)–2(–1) = (1 –x)–2
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f ”(x) = (–2)(1 –x)–3(–1) = 2(1 –x)–3
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f ”’(x) = (–6)(1 –x)–4(–1) = 3!(1 –x)–4
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f ””(x) = (–4!)(1 –x)–5(–1) = 4!(1 –x)–5
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按照这个规律(或者使用归纳性证明法),就会发现 (1 –x)–1的n阶导数为n! (1 –x)–(n+1)。当x= 0时,该n阶导数就是n!。也就是说,根据泰勒级数,我们可以得出:
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= 1 +x+x2+x3+x4+ …
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但是,这个等式只在x取–1到1之间的值时才成立。例如,如果x大于1,右边各项的值会越来越大,它的和无法确定。
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我们将在下一章继续讨论泰勒级数。大家可能会想,把无穷多个数字加在一起,到底有什么意义呢?如何能求出它们的和呢?你有这样的想法很正常。在研究无穷大的本质时,我会尝试回答这个问题。与此同时,你还将接触到大量你意想不到、让你困惑、无法凭直觉理解但又充满美感的内容。
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[1]1立方英寸≈16.387立方厘米。——编者注
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12堂魔力数学课 第12章 比宇宙还大的无穷大
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12堂魔力数学课 神秘莫测的无穷大
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我把无穷大这个概念放到最后讲,并不是说这个概念不重要。在第1章开始数学世界的探索之旅时,我们研究了1~100的求和问题:
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1 + 2 + 3 + 4 + … + 100 = 5 050
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最后,我们得出了1~n的求和公式:
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