微積分裡面的線性近似和等價無窮小是什麼關係?

時間 2021-06-23 07:12:37

1樓:澄明

以下都是一元函式。

什麼是線性近似?其實按照字面意思可以理解成一小段平滑曲線可以用很多段小直線近似代替。這也是微分的幾何意義。

接下來要提乙個重要人物——泰勒。這個人可厲害了,他做到了數學的統一美。他指出,如果f(x)在x0的某一鄰域任意階可導,則有:

Rn(x)叫拉格朗日餘項,省略不寫了,因為求導無盡,最後項也無盡。只有寫了餘項以後的式子才能用等號,其他沒寫全的,都得用約等號。這個式子告訴我們,任何任意階可導的函式都可以在某一點展開成多項式的和。

也就是說,用這個多項式去逼近函式值。

接下來要提的人是麥克勞林。因為x0=0的泰勒公式叫做麥克勞林公式。

這是帶柯西餘項的麥克勞林公式。餘項這個東西,我覺得你只要不是專門研究數學的,就不用去真正理解。工科只是把它當做計算工具。

高數課本用的是佩亞諾餘項o(x^n),這個表示式的意思是比x^n更高階的無窮小。

學習了麥克勞林公式以後,你就明白了等價無窮小的實質。這個實質就是泰勒公式在0點展開保留一階,與x等價。

舉個例子,x-sinx,這個如果只展開一階那麼就是0了。但是sinx的麥克勞林展開式

x減去的是這麼一串,x和x消掉之後,還剩下一串。那麼我們該保留多少呢?這裡邊又涉及到不同無窮小相加的問題。

一堆無窮小相加,只留下趨近0速度最慢的那個,sinx拆開之後,最慢的是x,x-sinx,拆開之後,剩下的最慢的是x項。

這就是等價無窮小替換的實質。說到這,你也應該能理解文章的內容了。至於線性近似,說的就是泰勒展開到一次項,二階近似,說的就是泰勒展開到二次項。以此類推。

不寫佩亞諾餘項,就是等價或者≈,寫了餘項,你要用等號連線。

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