Разложение функций в степенной ряд. Ряд Тейлора.
Теорема о единственности степенного разложения.Если , то
и, следовательно,
(ряд Тейлора).
Доказательство. Повторно дифференцируя исходное тождество, получаем
.. Поэтому
. Ч и т.д.
Как мы уже знаем, для представимости функции в виде суммы степенного ряда на интервале необходимо, чтобы эта функция была там бесконечно дифференцируемой. Это условие, однако, не является достаточным.
Контрпример.Пусть . Нетрудно доказать, что
, в частности,
. В то же время,
невозможно представить в виде
, иначе было бы
, что неверно, так как
.
Сформулируем теперь достаточное условие представимости функции рядом Тейлора. Введём для этого величины .
Теорема.Если последовательность чисел ограничена, то
на отрезке .
Пользуясь этой теоремой и конечной формулой Тейлора для функций и
, получаем разложения в ряд Тейлора этих функций на всей числовой оси:
1) ;2)
; 3)
;
4) ;5)
.
Немного сложнее обосновать разложения:
6) ;7)
;
8) .
В последнем разложении используется обозначение .