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Cyletix大约 2 分钟

用一系列函数的导数逼近复杂的函数表达(有时候也不见得简单)

f(x)=f(x0)+f(x0)(xx0)+f(x0)2!(xx0)2++f(n)(x0)n!(xx0)n f(x)=f(x_{0})+f^{\prime}(x_{0})(x-x_{0})+\frac{f^{\prime\prime}(x_{0})}{2!}(x-x_{0})^{2}+\cdots+\frac{f^{(n)}(x_{0})}{n!}(x-x_{0})^n

写成通项形式:

f(x)=n=0f(n)(x0)n!(xx0)n f(x)=\sum_{n=0}^{\infty} \frac{f^{(n)}(x_0)}{n!}(x-x_0)^n

其中x0x_0为选择的展开点, x0x_0的选取不是固定的, 但是当从低阶导数开始累加展开时, x0x_0点的附近最先与原函数的值接近

如果选取的x0x_0离所求的点或区间过远则可能需要很高阶展开才能与原函数贴近, 所以在展开阶数固定的情况下, 正确选取x0x_0有助于提高近似程度

麦克劳林公式就是泰勒公式中取x00x_0=0, 方便参与多项式化简, 但是对某些情况达到相同的精度会增加计算量, 甚至不可能趋近

泰勒公式的展开点并不是完全任意选取的,尽管在理论上可以在任何点展开泰勒级数,但不同的展开点会对级数的收敛性、精度以及计算量产生影响。在某些特殊情况下,泰勒级数展开的选点可能会导致不理想的结果:

  • 奇点附近:如果函数在某一点附近有奇点(导数不存在或无穷大),那么以该点或奇点附近的点为展开点可能导致泰勒级数无法收敛,或者即使收敛,收敛速度也非常慢,难以得到准确的近似。
  • 非解析函数:对于某些函数,它们在某些点附近无法展开为泰勒级数(即非解析函数),或者其泰勒级数在这些点无法收敛到函数值本身。在这些情况下,即使选择不同的展开点,也无法通过增加项数来提高精度。