打字猴:1.7010003e+09
1701000300 f(x) ≈f(0) +f‘(0)x
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1701000302 这是一条经过点 [0,f(0)]的直线,斜率为f‘(0)。同理,我们可以证明,n阶泰勒多项式在点[0,f(0)]处的一阶导数、二阶导数、三阶导数直至n阶导数都与原函数f(x)相同。
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1701000304 延伸阅读
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1701000306 我们还可以通过x接近除0以外的其他数字,来定义泰勒多项式和泰勒级数。具体来说,函数f(x) 在基点a处的泰勒级数为:
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1701000311 它与x= 0时的情况一样,对于十分接近a的x,无论x是实数还是复数,泰勒级数都等于f(x)。
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1701000313 接下来,我们来看函数f(x) = sinx的泰勒级数。再次提醒大家,f‘(x) = cosx,f”(x) = –sinx,f”’(x) = –cosx,f””(x) = sinx=f(x)。在x取0时,f(x)的n阶导数会从f(0)开始出现循环现象:0,1,0,–1,0,1,0,–1…。因此,x的所有偶数次幂都不会出现在泰勒级数中。也就是说,对于取任意值的x(单位为弧度),都有:
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1701000318 sinx=x–+–+ …
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1701000320 同理,当f(x) = cosx时,都有:
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1701000325 cosx= 1 –+–+ …
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1701000328 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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1701000330 f‘(x) = (–1) (1 –x)–2(–1) = (1 –x)–2
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1701000332 f ”(x) = (–2)(1 –x)–3(–1) = 2(1 –x)–3
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1701000334 f ”’(x) = (–6)(1 –x)–4(–1) = 3!(1 –x)–4
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1701000336 f ””(x) = (–4!)(1 –x)–5(–1) = 4!(1 –x)–5
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1701000338 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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1701000341 = 1 +x+x2+x3+x4+ …
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1701000343 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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1701000345 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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1701000347 [1]1立方英寸≈16.387立方厘米。——编者注
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