经典级数之一:泰勒级数原理

经典级数之一:泰勒级数原理今天要讲的是微积分中最强大最精彩的数学公式 我个人认为这是人类头脑所能想到的最美妙的想法之一 它被称为 泰勒级数 泰勒级数是一种把函数变成多项式的方法

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今天要讲的是微积分中最强大最精彩的数学公式,我个人认为这是人类头脑所能想到的最美妙的想法之一,它被称为”泰勒级数”,泰勒级数是一种把函数变成多项式的方法。对,当我说函数时,我指的是各种函数,三角函数,指数函数,对数函数等等。

多项式的导数和系数之间的一种深层关系

考虑一个m次的一般多项式p(X),形式如下

经典级数之一:泰勒级数原理

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图1

系数与多项式及其导数有什么关系?假设我们在x = 0处取值。然后,所有具有x的非零次幂的项都消失了”

经典级数之一:泰勒级数原理

图2

现在对图1等式两边都求导

经典级数之一:泰勒级数原理

如果我们让x=0那么我们得到的结果和我们把x=0代入原始多项式的结果相似

经典级数之一:泰勒级数原理

我们对第三个系数做同样的处理

经典级数之一:泰勒级数原理

但这次不同,因为我们有一个2在下面

经典级数之一:泰勒级数原理

但是我们怎么得到第k项的系数呢?为了更为明显,在这里展示另一个结果,

我们考虑如下

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它的一阶导数是

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上式的导数是

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通过一些归纳思维,我们可以得到第j个导数值

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(注意:左边的指数表示j阶导数,而不是g的j次幂)

假设我们取k阶导数;把j = k !

由此我们得到了

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让我们回到原来的多项式p(x)

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两边的k阶导数

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这里需要注意的是,指数大于k的项仍然带有x,所以当我们计算x=0处的k阶导数时,所有这些项都消失了。由此得到了多项式的第k项系数与第k项导数在零点处取值的关系式

经典级数之一:泰勒级数原理

奇妙的是,这里我们可以看到,在一个多项式的简化形式中,所有各项系数等于多项式在0处的k阶导数除以k !现在我们用系数的一般公式来重写这个多项式

经典级数之一:泰勒级数原理

最后一项x的指数是m,因为我们的前提是多项式是m阶的。

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