75 函数的幂级数展开.ppt
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若函数 f (x) 在点 x0 某邻域内有直到 ( n + 1) 阶的导数, 则有泰勒公式 —拉格朗日型余项 7.5.1 泰勒级数 7.5 函数的幂级数展开级数 为 f (x) 的泰勒级数. 若函数 f (x) 在点 x0 某邻域内有任意阶导数,则称 定义7.5.1 1)级数(1)是否收敛?收敛域是什么? 2)在收敛域上,级数(1)的和函数是否为f (x)? 问题 …… (1) 其中系数 称为泰勒系数. 则 f (x)在I内能展开成泰勒级数 充要条件是 证 令 设函数 f (x) 在区间 I 内具有任意阶导数, 定理7.5.2 f (x) 的泰勒级数 f (x) 的马克劳林级数 若 f (x) 能展成 x 的幂级数, 则展开式唯一. 马克劳林级数 7.5.2 函数的幂级数展开 1.直接展开法 (1).求出 f (x) 的各阶导数: (2).求函数及各阶导数在 x = 0 处的函数值: (3).写出幂级数: 并求出收敛域 I. (4).考察在收敛域 I 内, 是否为零? 若 , 则 按以下步骤进行: 例1 将函数 展开成 x 的幂级数. 解 f (x) 的麦克劳林级数为: 考察级数 级数收敛, 所以 余项 例2 将函数 解 展开成 x 的幂级数. f (x) 的麦克劳林级数为: 所以 例3 将函数 展成 x 的幂级数. 其中 m 为任意常数. 解 所以 得级数 可以证明,该级数收敛于函数 f (x). 特别地, 2.间接展开法 利用已知函数的幂级数展开式, 通过变量代换, 四则运算, 恒等变形, 逐项求导, 逐项积分等方法, 将所给函数展成幂级数. 常用的函数展开式有 例4 将函数 展开成 x 的幂级数. 解 因为 所以 例5 将函数 解 由 两边求导得 展开成 x 的幂级数. 两边积分得 例6 经过求导或求积后得到的展式, 必须考虑在端点的情况. 将函数 展开成 x 的幂级数. 例7 将函数 展开成 的幂级数. 解 由 得 例8 将函数 展开成 的幂级数. 解 例9 将函数 展开成 的幂级数. 解 由 且 得 解 由 得 所以 又 于是 令x=1得 例10 将 展开成 x 的幂级数,并推证 例1 求 e 的近似值,精确到六位小数. 解 只要取n=9,取七位小数进行计算,得 7.5.3 幂级数在近似计算中的应用 利用函数的幂级数展开式进行近似计算 余项满足 由 令x=1得 取前n+1项和作为近似值, 例2 计算积分 的近似值,要求误差不超过 10-5. 解 由 得 因 所以取前两项和作为近似值, 余项 例3 计算 的近似值,误差不超过 0.0001. 解 其中余项满足 由于 所以取前7项,得 * *
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