泰勒級數的定義:
若函數f(x)在點的某一臨域內具有直到(n+1)階導數,則在該鄰域內f(x)的n階泰勒公式爲:
其中:,稱爲拉格朗日餘項。
以上函數展開式稱爲泰勒級數。
泰勒級數在冪級數展開中的作用:
在泰勒公式中,取,得:
這個級數稱爲麥克勞林級數。函數f(x)的麥克勞林級數是x的冪級數,那麼這種展開是唯一的,且必然與f(x)的麥克勞林級數一致。
注意:如果f(x)的麥克勞林級數在點的某一臨域內收斂,它不一定收斂於f(x)。因此,如果f(x)在處有各階導數,則f(x)的麥克勞林級數雖然能做出來,但這個級數能否在某個區域內收斂,以及是否收斂於f(x)都需要進一步驗證。
幾個重要的泰勒級數。參數x 爲複數時它們依然成立。
- 幾何級數:
- 三角函數:
- 雙曲函數:
二項式展開中的C(α,n)是二項式係數。
tan(x)和tanh(x)展開式中的Bk是伯努利數。
sec(x)展開式中的Ek是歐拉數。
複平面上的一個單位圓上的點,與實軸夾角爲θ時,此點可表示爲
e是自然對數的底,此式稱爲歐拉(Euler)公式。e可以用計算方法定義爲
歐拉公式與三角函數的關係
由泰勒級數展開
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