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        常見的泰勒公式展開式大全

        薛詩瑜2020-08-07 08:47:17

        泰勒公式展開式都有哪些?下面,小編整理了一些常見的泰勒公式展開式,希望對你們有幫助。

        常見的泰勒公式展開式大全

        常見的泰勒公式展開式

        常見的泰勒公式展開式

        泰勒公式展開的技巧

        泰勒公式在x=a處展開為

        f(x)=f(a)+f'(a)(x-a)+(1/2!)f''(a)(x-a)^2+……+(1/n!)f(n)(a)(x-a)^n+……

        設(shè)冪級數(shù)為f(x)=a0+a1(x-a)+a2(x-a)^2+……①

        令x=a則a0=f(a)

        將①式兩邊求一階導(dǎo)數(shù),得

        f'(x)=a1+2a2(x-a)+3a3(x-a)^2+……②

        令x=a,得a1=f'(a)

        對②兩邊求導(dǎo),得

        f"(x)=2!a2+a3(x-a)+……

        令x=a,得a2=f''(a)/2!

        繼續(xù)下去可得an=f(n)(a)/n!

        所以f(x)在x=a處的泰勒公式為:

        f(x)=f(a)+f'(a)(x-a)+[f''(a)/2!](x-a)^2+……+[f(n)(a)/n!](a)(x-a)^n+……

        應(yīng)用:用泰勒公式可把f(x)展開成冪級數(shù),從而可以進行近似計算,也可以計算極限值,等等。

        另外,一階泰勒公式就是拉格朗日微分中值定理

        f(b)=f(a)+f(ε)(b-a),ε介于a與b之間。

        泰勒公式有什么用途

        泰勒公式展開在物理學(xué)應(yīng)用!

        物理學(xué)上的一切原理定理公式都是用泰勒展開做近似得到的簡諧振動對應(yīng)的勢能具有x^2的形式,并且能在數(shù)學(xué)上精確求解。為了處理一般的情況,物理學(xué)首先關(guān)注平衡狀態(tài),可以認為是“不動”的情況。為了達到“動”的效果,會給平衡態(tài)加上一個微擾,使物體振動。在這種情況下,勢場往往是復(fù)雜的,因此振動的具體形式很難求解。這時,Taylor展開就開始發(fā)揮威力了!

        理論力學(xué)中的小振動理論告訴我們,在平衡態(tài)附近將勢能做Taylor展開為x的冪級數(shù)形式,零次項可取為0,一次項由于平衡態(tài)對應(yīng)的極大/極小值也為0,從二次項開始不為零。如果精確到二級近似,則勢能的形式與簡諧運動完全相同,因此很容易求解。這種處理方法在量子力學(xué)、固體物理中有著廣泛應(yīng)用。

        反思一下這么處理的原因:首先,x^2形式的勢能對應(yīng)于簡諧運動,能精確求解;其次,Taylor級數(shù)有較好的近似,x^2之后的項在一定條件下可以忽略。這保證了解的精確性。

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