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函数的计算公式怎么推导(如何推导函数的泰勒公式)

函数的计算公式怎么推导(如何推导函数的泰勒公式)所以我们考虑极限 证明:我们想要证明 是 的高阶无穷小,那么我们只需证明当 趋近于0时, 和 的比值也趋近于0即可。在开始证明之前,我们先考虑两个引理。引理一:如果在a的附近有n阶导数存在,那么若就有

我们在研究函数时,难免会遇到很多复杂函数,那么此时我们就可以用泰勒公式对该函数进行展开,将它化为多项式来方便我们探究性质和计算

我们将形如:

函数的计算公式怎么推导(如何推导函数的泰勒公式)(1)

的式子叫做函数 带有皮亚诺余项的n阶泰勒公式。

下面,我们来证明这一公式:

在开始证明之前,我们先考虑两个引理。

引理一:如果在a的附近有n阶导数存在,那么若

就有

证明:我们想要证明 是 的高阶无穷小,那么我们只需证明当 趋近于0时, 和 的比值也趋近于0即可。

所以我们考虑极限

因为此时分子分母都趋向于0时符合洛必达法则的条件,所以我们多次使用洛必达进行化简:

函数的计算公式怎么推导(如何推导函数的泰勒公式)(2)

所以 是 的高阶无穷小证毕。

引理二:如果两个函数分别记作 ,并且满足

函数的计算公式怎么推导(如何推导函数的泰勒公式)(3)

其中 ,那么就有

证明:我们可以设函数 ,此时发现 满足引理一的条件,而代入引理一即可证明引理二的结论。

接下来我们利用两个引理来证明泰勒公式成立:

这里我们设待展开函数为

我们考虑多项式:

函数的计算公式怎么推导(如何推导函数的泰勒公式)(4)

我们想要将它和待展开函数满足引理二中的关系,即:

函数的计算公式怎么推导(如何推导函数的泰勒公式)(5)

其中

我们对 求导可以发现

接着为了构造出引理二中的形式,我们使 其中

由此得到

通过这个等式得到 ,这样选择 可以使得 和 满足引理二中的条件。

那么此时的 可以写成:

函数的计算公式怎么推导(如何推导函数的泰勒公式)(6)

那么由引理二可知:

函数的计算公式怎么推导(如何推导函数的泰勒公式)(7)

由此我们证明对于函数 有皮亚诺余项的n阶泰勒公式成立。

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