level 5
比如lnx=(x-1)-½(x-1)^2+o(x-1)^2 这个等式成立是在x=1出附近满足
还是对于任意x呢
刚看到有人证明在x趋于无穷证明lnx-x是负无穷 使用泰勒公式将lnx-x展开为x-1-½(x-1)² o(x-1)²-x,从而,x趋于无穷大,极限为负无穷
我觉得这样做法是错的 这样在x=1出展开 x趋于无穷处还相等么 是不是有误差?
2012年09月03日 02点09分
1
level 10
泰勒展开当然是对某点展开,如果需要估计误差,写成带拉格朗日余项的形式就行了
2012年09月03日 02点09分
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![[发怒]](/static/emoticons/u53d1u6012.png)
Lagrange余项是有条件的,有时候只能写成皮亚诺余项
2012年09月03日 02点09分
回复 灌水四人组之蛋 :lnx在无穷处怎么展开呢
2012年09月03日 03点09分
level 5
我的另外一个问题是e^x 在0处泰勒展开 1+x+x^2/2!+....+x^n/n! ...
按道理不是说离x越远误差越大么 那为什么在x展开为很多项的时候 x取很大也能近似相等呢
极端情况就是展开成无穷多项 x可以取任何数两边都相等
2012年09月03日 04点09分
5
level 11
可以构造(lnx-x)/x由洛法则可判断极限为-1所以|nx-x为负无穷.
2012年09月03日 04点09分
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证明我知道~ 我只是想知道一个函数在某一点展开 展开多少项 离展开点多远 才能近似相等 误差很小
2012年09月03日 04点09分
若是交错级数就不好说,若是正项级数,则取决你对误差的要求.
2012年09月03日 05点09分
level 5
泰勒级数在0处展开的 e^X sinx 为什么在x离站开点x=0很远时候等式两边也是成立的呢?
而1/(1-x)的展开式只能在x的绝对值小于1才成立 我也知道收敛半径区间
我只是想从一个角度感受一下这样的差别为什么存在
2012年09月03日 04点09分
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泰勒级数的形式都是∑a(n)*x^n的形式,如果序列a(n)随着n的增大趋于0的速度越大,相应的收敛半径就越大。若a(n)比n的任何负幂次都更快的趋于0,如a(n)=1/n!,则收敛半径就成无穷大了,因为无论x多大,x^n关于n都是仅仅是幂次增长而已,抵不过a(n)的压低效应。
2012年09月03日 04点09分
当然a(n)也可以是增大的,但不能增大的太快。如a(n)是正幂次增长的,则收敛半径就是1,因为只有当|x|<1时,x^n才是一个指数减小的量,从而抵消a(n)的正幂次增长,使级数收敛。
2012年09月03日 04点09分
回复 pzhang_bd :谢谢了~那如果给定任何一个函数fx 是不是要写展开n'项 并且写出a(n)*x^n 再去判别速度?
2012年09月03日 04点09分
level 6
这要看泰勒级数(包含无穷多项)的收敛半径。e^x=∑x^n/n! 对于任何复数x都成立,因为等式右边的泰勒级数收敛半径是无穷大。然而,ln(1+x)=∑(-x)^n/n 只对于以x=1为圆心半径小于1的圆内的复数才成立,等式右边的泰勒级数收敛半径为1。
2012年09月03日 04点09分
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level 5
楼上的收敛区间我懂的 我的疑问是是不是 比如e^x在x=0出展开 比如展开N项 是应该在x=0附近在近似等于的 而x越大误差越大 那为什么x取到无穷了 误差还是很小呢?还是说展开的N项无穷大抵消了x很大产生的误差
2012年09月03日 04点09分
10
level 6
令 S(f,a,N) 表示函数f(x)在x=a点的N项泰勒展开,因此当N有限时S(f,a,N)是一个关于x的N次多项式。对于泰勒展开可以有下面两种理解:
1.(适用于所有光滑函数f):给定有限的展开项数N, 当x趋于a时,S(f,a,N)收敛于f(a)。所以x越接近a,误差越小,并且误差随x趋于a而趋于0.
2.(仅适用于解析函数f):给定展开点a,当N趋于无穷时,S(f,a,N)收敛于f(a)。这时当x距离展开点a的距离小于收敛半径时,误差项随着N的增大而减小。
请注意上面两种理解中,谁被固定,谁在变动。
2012年09月03日 04点09分
15
这个解释让我清晰了很多 谢谢了~
2012年09月03日 04点09分
回复 你反对 : 我也曾困惑过。。。
2012年09月03日 05点09分
level 5
x离a点越远 误差越大 展开项N越大 误差减小 对于收敛半径是无穷大的函数 或者离a点距离小于半径时,展开项增大可以抵消掉因为x离a点远的误差 .
2012年09月03日 05点09分
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level 6
假设你想近似计算f(x+h)值,但是只是知道f在x处所有阶导数的值。那么要看h是否小于x处泰勒级数收敛半径。
如果小于,那么通过增加泰勒展开的项数,可以使得近似值与真实值的误差任意小。
如果h大于收敛半径,那么存在一个最有的展开项数N0,当项数小于等于N0时,增加项数会改进近似值,但当展开项数超过N0时,随着展开项数的增加,反而会使得近似值越来越偏离真实值。
2012年09月03日 05点09分
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是“最优的”,不是“最有的”。另外“N0”表示“N_0”,即“N零”。
2012年09月03日 05点09分
level 1
别人的没细看 感觉看别人的说法不一定能理解,说说我的理解。
你说的‘按道理不是说离x越远误差越大么’,确实,但那是说展开到同样次数的情况下,误差大了(换句话说高阶项大了)。
泰勒展开左边是原函数,右边划分为两部分,第一部分展开到n次项,第二部分为高阶
函数高阶无穷小时,原函数和第一部分就无穷接近。比如e^x
即使x较大也没关系,也可以用来求,你说的‘按道理不是说离x越远误差越大么’,确实,但那是说展开到同样次数的情况下,不确定度是递增了(换句话说高阶项的增大了,乘上因子,变化范围就大了)。举个栗子说:由于x增大,不确定度从0.1增大到了0.3,但是我感觉不够精确了,再多展开一项,不确定度立刻又被限制到了0.1以内。
这就好像量一个肉包的直径,用尺子量了之后感觉不够精确,于是你又展开更多项,得到了一个游标卡尺的测量精确度。想要多精确都可以用一定的计算量来得到。这时公式可以帮助我们来求值。
泰勒展开在高阶项不收敛的时候会有什么结果呢?等式是相等没错,但是高阶项你不知道是多少,比如ln4=1.386左右,按照公式x=3带进去展开到3次项,得到ln4=7.5+高阶项
这是有中值定理保证的,高阶项约等于6.114左右,确实在3^4的约束内,但这对我们求值已经没意义了,因为你不知道高阶项是多少,而且随着展开的深入高阶项越来越大 (x^n/n发散),
这就好像你要量这个肉包的直径,尺子精确度你不满意,又展开了几次之后发现,精确度剩下GPS级的精确度了,越展开越不精确,还时正时负,简直就像大炮打三公里外的蚊子,手动焊cpu一样,精确度比你要的值不知道大多少去了,还测个p,值也没法求了。
最后说一句,中学课本有一幅图,讲sinx分别展开到1~9次项的时候的图像,从正比例函数,到主周期的函数线慢慢贴上,再到第二、第三个周期也慢慢贴上,非常直观。可以推测展开足够次数后,在很远处也能精确符合,有这个念头之后动笔一算很容易知道,高阶项收敛,确实如此,猜测证实。找找课本或者网上查看看有没有,要不然用数学工具画画。看了会对理解有帮助的。
2013年03月20日 10点03分
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呃,今天只是查了个资料路过这个帖子,就顺手回答了一下,晚上自习回来一看原来挖坟了!吧主勿怪啊
2013年03月20日 15点03分
level 13
这个问题我也问过 外带了一个例子 就是展开e的x次幂 我用x0=0处写出来 结果带入的x=1 我觉得数轴上1个差距 如果我们的猜测对的话起码会造成实质性误差 但结果是很接近于e 说明这个问题的实战角度上看 是不存在的 但是理论上 我还没发用严谨的数学语言写出来 也没看见什么书写出来
2013年03月20日 11点03分
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level 3
一个函数如果是光滑函数,一定可以在某点处无限可微,那么在该点可以构造一个幂级数,就称之为泰勒级数吧,并且展开的幂级数的形式是唯一确定的,构造的这个幂级数与原函数是有否有关系?这取决于构造的幂级数的收敛半径,可以确定,级数一定是收敛的,有三种收敛形式,1,仅仅在展开点处收敛,2,在实数域内收敛,3,在展开点的邻域内收敛。收敛区间决定构造的级数能够在多大的适用范围内,对原有函数做完全等价的替换,在分析性质上,比如微分,积分,函数值。
如果构造的级数是实数域内收敛,那么该级数在实数域内和原函数严格相等。比如e^x的迈克劳林级数其和函数与e^x,在整个定义域内相等。
对于Cn函数,其一定能在某点处写成泰勒展式,但不是级数,因为是有限项,这个时候,该泰勒展式,只在展开点处与原函数严格相等,换句话,其收敛区间为一个点。
级数可以写成增量形式,如果是Δx位于收敛区间内,那么Δy通过求级数可以精确获得,如果取有限项,那么误差由级数余项确定。如果Δx位于收敛区间外,这个时候泰勒级数是不收敛的,取有限项可以近似计算增量,超过一个N之后,可能取的项越多,误差越大。不过这种情形下,用泰勒级数分析局域的性质应该是不合适的。
2013年11月21日 07点11分
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