6 Twierdzenie Taylora (2)

background image

1

Twierdzenie Taylora

Zało enie

[

]

(

)

(

)

(

)

x

x

D

f

x

x

C

f

n

,

,

0

0

1

Teza

(

) ( )

( )( )

( )

c

R

x

x

k

x

f

x

f

x

x

c

n

n

k

k

k

+

=

=

1

0

0

0

)

(

0

!

:

,

, gdzie

( )

( )(

)

n

n

n

x

x

n

c

f

R

0

!

=

n

R

-

n

-ta reszta (w postaci Lagrange’a)

lub inaczej

n

-ty bł d rozwini cia Taylora funkcji

f

umowa:

( )

f

f

=

:

0

( ) ( )

( )(

)

( )(

)

( )

( )

(

) (

)

( )

c

R

x

x

n

x

f

x

x

x

f

x

x

x

f

x

f

x

f

n

n

n

+

+

+

′′

+

+

=

1

0

0

1

2

0

0

0

0

0

!

1

!

2

!

1

Uwaga

1. Dla

1

=

n

twierdzenie staje si twierdzeniem Lagrange’a.

2. W ogólnym przypadku twierdzenie pokazuje, e funkcj

f

mo na przybli y wielomianem

stopnia

1

n

,

( )

( )(

)

=

1

0

0

0

)

(

!

n

k

k

k

x

x

k

x

f

x

f

natomiast reszta

n

R

pozwala oszacowa bł d bezwzgl dny

( )

c

R

n

gdy znana jest

najwi ksza warto

( )

( )

x

f

n

.

Dowód

Niech:

( )

( )

( )

( )( )

=

=

1

0

!

:

n

k

k

k

t

x

k

t

f

x

f

t

ϕ

dla

[

]

x

x

t

,

0

( ) ( ) ( )

( )

( )( )

( )
( )

( )

( )

( )

( )

( )( )

( )

( )

(

) (

)

( )

( )

( )( )

( )

( )

(

) (

)

( )

( )

( )( )

( )

( )( )

( )

( )

( )

(

) (

)

( )

( )

( )

(

) (

)

1

1

2

0

1

1

1

1

1

1

1

:

1

1

1

1

1

1

1

1

?

0

1

1

!

1

!

1

!

!

!

1

!

!

1

!

0

!

=

+

=

+

=

=

=

+

=

+

=

=

+

=

=

+

=

+

+

=

=

=

=

=

n

n

n

n

n

j

j

j

n

k

k

k

n

k

k

j

k

k

n

k

k

k

n

k

k

k

k

k

n

n

k

k

k

t

x

n

t

f

t

f

t

x

n

t

f

t

f

t

x

j

t

f

t

x

k

t

f

t

f

t

x

k

t

f

t

x

k

t

f

t

f

t

x

k

t

f

t

x

k

t

f

t

f

t

c

R

x

x

t

x

k

t

f

t

f

x

f

t

ϕ

ϕ

ϕ

ϕ

background image

2

Niech

( ) (

)

[ ]

( )

( ) (

)

( )

(

)

1

0

0

0

0

,

:

=

=

=

=

n

n

n

n

n

n

n

t

x

n

t

x

x

x

x

x

x

t

t

x

t

ψ

ψ

ψ

ψ

x

t

0

n

ψ

ψ

ϕ

,

- spełniaj zało enia twierdzenia Cauchy’ego

(

)

( ) ( )

( )

( )

( )

( )

c

c

x

x

x

x

x

x

c

n

n

n

ψ

ϕ

ψ

ψ

ϕ

ϕ

=

0

0

0

:

,

( )

( )

( )( )

(

)

( )

( )

( ) (

)

(

)

( )

( )

( )( )

( )

( )

( ) (

)

n

n

n

k

k

k

n

n

n

n

n

k

k

k

x

x

n

c

f

x

x

k

x

f

x

f

c

x

n

c

x

n

c

f

x

x

x

x

k

x

f

x

f

0

1

0

0

0

1

1

0

1

0

0

0

!

1

!

!

1

!

+

=

=

=

=

gdzie

( )

( )

(

) (

)

( )

c

R

x

x

n

c

f

n

n

n

=

0

!

1


Uwaga. Twierdzenie pozostaje prawdziwe, gdy funkcj

f

rozwa amy w przedziale

[ ]

0

, x

x

.

Tez twierdzenia Taylora mo emy tak e zapisa w sposób nast puj cy:

( )

:

1

,

0

θ

( )

( )( )

( )

(

)

(

)( )

n

n

n

k

k

k

x

x

n

x

x

x

f

x

x

k

x

f

x

f

0

0

0

1

0

0

0

)

(

!

!

+

+

=

=

θ

w szczególno ci, gdy

0

0

=

x

, to otrzymujemy wzór MacLaurina:

( )

:

1

,

0

θ

( )

( )

( )

( )

n

n

n

k

k

k

x

n

x

f

x

k

f

x

f

!

!

0

1

0

)

(

θ

+

=

=

Twierdzenie (Taylora z reszt Peano)

Zało enie

background image

3

[

)

(

)

( )

[

)

b

x

x

x

D

f

b

x

D

f

n

n

,

,

0

0

0

1

Teza

( )

( )

( )( ) ( )

(

)

n

n

k

k

k

x

x

o

x

x

k

x

f

x

f

0

0

0

0

!

+

=

=

,

gdzie funkcj

(

)

(

)

n

x

x

o

0

czytamy jako „o małe”, a rozumiemy jako funkcj :

(

)

[

)

(

)

(

)

(

)

R

x

x

o

x

x

x

b

o

n

n

n

0

0

0

,

0

:

Spełniaj c własno własno

(

)

(

)

0

lim

0

0

0

=

n

n

x

x

x

x

x

x

o

Przykład


Wyznaczy warto liczby

e

z dokładno ci do

10

-5

.

Rozwini cie w

0

0

=

x

.

( )

D

f

C

f

e

x

f

x

=

( )

( )

( )

( )

1

0

=

=

n

x

n

f

e

x

f

dla

1

n

( )

x

R

k

x

e

n

n

k

k

x

θ

+

=

=

1

0

!

, gdzie

( )

n

x

n

x

n

e

x

R

!

θ

θ

=

Dla

1

=

x

mamy

( )

θ

n

n

k

R

k

e

+

=

=

1

0

!

1

( )

( )

5

1

,

0

5

5

10

!

10

!

10

n

e

n

e

R

n

θ

θ

θ

background image

4

9

10

!

3

!

!

5

<

<

n

n

n

e

n

e

θ

!

8

1

!

4

1

!

3

1

2

1

1

1

!

1

8

0

+

+

+

+

+

+

=

=

k

k

e


Rozwini cie funkcji

e

x

, sinx, cosx

:

n

x

n

k

k

x

x

n

e

k

x

e

!

!

1

0

θ

+

=

=

(na podstawie powy szego przykładu)

( )

( )

( ) ( )

( )

0

,

1

2

,

cos

1

2

,

sin

1

sin

2

1

2

N

k

k

n

x

k

n

x

x

f

x

x

f

n

n

n

+

=

=

=

=

( )

( ) ( )

1

2

2

,

1

,

0

0

2

1

+

=

=

=

k

n

k

n

f

n

n

( )

(

)

( )

x

R

x

k

x

n

n

k

k

k

θ

1

2

1

0

1

2

!

1

2

1

sin

+

=

+

+

+

=

, gdzie

( ) ( )

( )

(

)

1

2

1

2

!

1

2

cos

1

+

+

+

=

n

n

n

x

n

x

x

R

θ

θ

Bardzo podobnie otrzymujemy rozwini cie funkcji cos:

( )

( )

( )

x

R

x

k

x

n

n

k

k

k

θ

2

1

0

2

!

2

1

cos

+

=

=

, gdzie

( ) ( )

( )

( )

n

n

n

x

n

x

x

R

2

2

!

2

sin

1

θ

θ

=

background image

5


Wyszukiwarka

Podobne podstrony:
12 Twierdzenie Taylora dla funkcji wielu zmiennych (2)
Tales twierdzenie
Twierdzenie Talesa
Analiza Matematyczna Twierdzenia
Czas nie istnieje, to iluzja – twierdzą (niektórzy) fizycy cz 2
10 2009 Twierdzenia mod n
Opis programu komputerowego Twierdzenie Pitagorasa-dowód i z, wrzut na chomika listopad, Informatyka
Twierdzenie sinusów i cosinusów
Algebra Liniowa 2 Definicje Twierdzenia Wzory Jurlewicz Skoczylas
5 Rózniczka, wzór Taylora, tw de L'Hospitala
07 Twierdzenie o istnieniu i jednoznaczno
Fizycy twierdzą, że Wszechświat może przypominać gigantyczny mózg
16 Z Twierdzenia energetyczne
ABY 0027 Linie wroga 2 Twierdza rebelii
Pewne samobójcze twierdzenie Towarzystwa Strażnica

więcej podobnych podstron