Темы | Предыдущий пункт | Следующий пункт | Литература | |
|
|
Лекция
11.2.
Степенные ряды |
|
|
11.2.2. Формулы и ряды Тейлора и Маклорена. Разложение функций в степенные ряды.
|
||||||||||||||||||||||||
Если функция y = f(x) имеет производные в окрестности точки
x = x0 до (n+1) - го порядка включительно, то
существует точка , такая, что
где Формула (1) называется формулой Тейлора функции y = f(x) для точки x0, Rn (x) - остаточным членом формулы Тейлора в форме Лагранжа. Многочлен называется многочленом Тейлора функции y = f(x). При x0 = 0 приходим к частному случаю формулы (1):
где Формула (2) называется формулой Маклорена функции y = f(x). Сформулируем условие разложимости функции в ряд Тейлора. Если функция f(x) дифференцируема в окрестности точки x0 любое число раз и в некоторой окрестности этой точки , то
При x0 = 0
Ряд (3) называется рядом Тейлора, а ряд (4) – рядом Маклорена. Приведем разложения в степенные ряды некоторых функций:
Для каждого случая в скобках указана область, в которой степенной ряд сходится к соответствующей функции. Последний ряд, называемый биномиальным, на концах интервала сходимости ведет себя по - разному в зависимости от ; при абсолютно сходится в ; при -1 < m < 0 расходится в точке x = -1 и условно сходится в точке x = 1 при расходится в точках . В общем случае разложение в степенные ряды основано на использовании рядов Тейлора или Маклорена. Но на практике степенные ряды многих функций можно найти формально, используя ряды (5 - 9). Например, при разложении в степенной ряд функции в формулу (6) вместо подставляем . Тогда: Полученный ряд сходится при любых , но следует помнить, что функция не определена при x < 0 . Поэтому найденный ряд сходится к функции только в полуинтервале . Аналогично можно записать степенные ряды функций f (x) = e-2x и .
Пример: Разложить в ряд Маклорена функцию: Разложим данную функцию на сумму простейших рациональных дробей: Поскольку:
Так как ряд (10) сходится при , а ряд (11) при , то ряд (12) сходится к данной функции при |
|