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泰勒公式的推导思路
引:已知e 0 = 1 ,求如f (x )=e 0.1 此类的函数值是比较困难的,那么是否有一种比较简
单的方法求解呢?泰勒公式正式为此而出现的。
′
在学习微分的时候我们曾经使用过,当x比接近于x 时f (x) ≈ f(x )+ f(x ) (x - x ) ,
0 0 0 0
这样用一次多项式来表达函数f (x) 的值,在计算时就相对简单了。但是其精度就比较大,
那么如何构造一个多项式使其计算比较简单,且精度又很高呢?设想如果将该式的右边变成
n 次多项式会不会使其精度得到明显的提高呢?这就是泰勒公式要解决的问题。
′
f (x) ≈ f(x )+ f(x ) (x - x ) x
从 0 0 0 该式出发,此为关于 的一次多项式,设
′
p (x)= f(x )+ f(x ) (x - x ) ,
1 0 0 0
当x =x 时,f (x) 与p (x) 有以下的关系:
0 1
p (x )=f(x ) ;
1 0 0
′ ′ ′ ′ ′ ′
p (x )=f (x )+[f(x ) (x - x )] =0+f(x ) ×1=f(x )
1 0 0 0 0 0 0
即函数值和1 阶导数均相等
现在我们使用n 次多项式来构筑f (x) 的表达式
2 n
设f (x) ≈ f(x )+a (x - x )+a (x - x ) + L+a (x - x ) ,
0 1 0 2 0 n 0
2 n
令p (x)=f (x )+a (x - x )+a (x - x ) + L+a (x - x )
n 0 1 0 2 0 n 0
(很多人会问:你怎么就知道用n 次方来组合呢?我感觉是首先我们推导这个过程是看
到其上面一次多项式出现p (x )=f(x ) 和p ′(x )=f (x )′也就是说组合的过程要考虑到函
1 0 0 1 0 0
数的导数,因为 n 次函数才能有 n+1 阶导数。其次指数n 采用的是自然数的排列而不是奇
数或者是等比数列等等的方式呢?因为这样排列在求导数时的计算比较简单)
′ ′
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