泰勒级数知识框架

关于常数的导数,x的n次方的导数,以及正弦函数的导数以及余弦函数的导数,我们由下图给出,读者可以在任何的高等数学课本中找到具体的推导过程,我们假定读者已经知道了这些事实。

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常数的导数,x的n次方的导数,以及正弦函数的导数以及余弦函数的导数

我们假定正弦函数sinx可以被展开成a0*x^ a1*x^ a2*x^2 a3*x^3 a4*x^4 ….这样的幂级数的形式,那么右下图可知,我们可以将这个幂级数求导,我们发现,正弦函数经过四次求导以后变为原来的函数即正弦函数,根据x的n次方函数的求导法则可以得到如下图所示的关系,我们发现:对于任意n的an*x^n,只需要经过n次求导就可以将n次项变为常数项。

我们现在将x=0带入上图的关系式中,这样做的目的是为了消去这些含有x的项,得到具体的系数ai的值。

我们发现:偶次幂的项的系数都为0,而奇次幂的项的系数为对应奇次幂的阶乘

只有正整数才有阶乘,正整数n的阶乘我们用n!来表示:

n!= 1×2×3×……×n

因此现在我们可以将sinx可以被展开成a0*x^ a1*x^ a2*x^2 a3*x^3 a4*x^4 ….这样的幂级数的形式,即:

sinx= 1!*x^1 3!*x^3 5!*x^5 7!*x^7 … (2n 1)!*x^(2n 1) …

我们称这样的幂级数展开叫做正弦函数的泰勒展开。你可以自己推导出余弦函数的泰勒展开吗?请读者自己试一试。

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