Формулы и ряды Тейлора элементарных функций.
1). Эта функция бесконечно дифференцируема на :
, , , .
Формула Тейлора с и остаточным членом в форме Лагранжа имеет вид:
, , .
На отрезке
,
где при . То есть на функцияразлагается в ряд Маклорена по степеням x:
.
J Пример 19.2. Вычислим e с точностью до 0,001:
, где , .
Надо подобрать n настолько большим, чтобы . Так как , решим неравенство . Оно начинает выполняться при . Следовательно,
. J
2). Данная функция имеет производную любого порядка и
.
Надо учесть, что
Функция разлагается в сходящийся к ней на ряд Тейлора по степеням x:
.
Формула Тейлора функции по степеням x имеет вид:
,
где
, .
Отсюда следует, что и
.
J Пример 19.3. Вычислим .
Ряд Тейлора для синуса . Поэтому
,
то есть .
На самом деле остаток имеет вид , но для наших целей достаточно . Надо иметь в виду, что если некоторая функция от x есть , то она есть также (но вообще не наоборот). J
3). Аналогично можно получить, что
.
J Пример 19.4. (с точностью до ). J
J Пример 19.5. Вычислим .
По аналогии с примером 19.3 получим
,
то есть . J
4) Функция определена и сколько угодно раз дифференцируема для . Для при запишем формулу Тейлора. Так как , , то формула Тейлора имеет вид:
.
При , поэтому
.
Например, .
5) Функция . Производные , . Формула Тейлора по степеням x имеет вид:
.
Для при , поэтому
.
Если , то функция есть многочлен. В этом случае для и ряд представляет собой конечную сумму – многочлен Тейлора.
[1] Тейлор Брук (1685-1731) – английский математик.
[2] Маклорен Колин (1698-1746) – шотландский математик.
[3] Пеано Джузеппе (1858-1932) – итальянский математик.