泰勒公式的拉格朗日餘項怎麼理解?

時間 2021-05-08 23:52:44

1樓:夏洛克

【就是我們的餘項,顯然它是乙個從 開始的、有無窮多項的…多項式函式】

(1)

(2)

(...)

(n)對 做 n 次積分就得到 還記得之前說過的嗎:是乙個從開始的多項式函式「

這說明:在 n 次求導過程中, 的 一直殘留著,故 總是為零,

也就是說, 的導函式們起點全都是零,所以積分的時候不必擔心初始值的累積,幹就完事兒!有同學指出 是乙個和 有關的變數,積分時不能直接當作常量帶入,ta說的對,我正準備大改,卻發現

在「積分第一中值定理」的保障下,這個積分過程其實是合理的,只是描述上不夠嚴謹。

積分第一中值定理

也就是說:每次積分 都在變,但是只是從 的乙個位置變到另乙個位置而已,積分N次依然逃不出 的五指山。

所以積分過程中看起來像是乙個常量一樣。

2樓:飄啊飄.阿飄

這是慕課裡華東師範大學數學分析(二)裡面的ppt截圖,上面的證明是根據已知結論反推證明的。為什麼名稱裡有拉格朗日余型呢?應該是在推導這個泰勒公式的時候使用了拉格朗日中值定理。

3樓:吾欲攬六龍

挺簡單的

用n+1次牛萊再用一次積分中值定理再積回去就得到了。

只要注意到Rn(x)=Rn(x)-Rn(a)和求到多少次導Pn(x)會被求沒就行了。

4樓:興國

泰勒公式可以擬合函式在某個點附近的值,其展開式的階數越高,精度越高。

打個比方,1234可以展開為四項乘積的和:

如果展開前三項: (還沒有精確到個位數)

這時你可以展開到個位,或者是可以寫成:

至於3.4他不是之前的3,而是在3和4之間的乙個小數, 可以看成拉格朗日餘項

5樓:Flag

話不多說,直接上圖。

拉格朗日中值定理,柯西中值定理,泰勒中值定理都是中值定理。

但泰勒中值定理是可以靠前兩個推出來的。

個人所見:泰勒中值定理是以拉格朗日中值定理為基礎的。拉格朗日中值定理有乙個恆成立的等式,當n階導數取X0時等式被打破,因此n階導數所在方要加乙個變數來保持平衡。

當n階導趨於無窮時,若第n項的倒數還取X0,則其所在方要加乙個變數時等式平衡,但因為泰勒中值定理呈數列形式,所以,加入的變數以第n項為通項。因為整個式子是以拉格朗日中值定理平衡為基礎的,所以這個第n+1項稱為拉格朗日餘項。

6樓:ELFsay

餘項是由拉格朗日中值定理得出的。

有拉格朗日型餘項的泰勒公式是個精確值。

最後的誤差被餘項消去了。

曲線f(x)為原函式的第n次導,f'(x)為n+1次

7樓:AD哥

仔細的人,很容易會發現,整個微積分,只有乙個思想:抓大舍小。

這句話聽起來有點點不明白,比如,看看極限,其實不就是找到我們想要的那部分想要的數值,積分不就是把無關緊要細節的捨去然後找計算出數值,無窮級數不也如此。

泰勒公式也是這樣的,我們回憶一下,泰勒公式不就是將任意乙個函式,轉變成多項式+無窮小項,最終我們還不是把無窮小項斃了,只剩那個多項式。

這個思想其實跟我們普通人做事風格很像,只做重要的事情,小事不必吹毛求疵,勿避重就輕。

把其運用在追求女孩子身上,追求的女孩子你不可能啥都了解,哪怕有幸你們結婚並度過餘生,你也不可能完全了解她不是嗎?那幹嘛不在過程中主要掌握一些能掌握的資訊,了解她的大部分不就夠了嗎?如果幸運在一起了,不是有大把大把時間慢慢理解,逐漸趨於了解她的極限狀態(100%了解她的那個狀態,不可能達到那個極限值)

另外,為什麼需要轉換成多項式。多項式在求導積分方面的優勢不必言說,計算起來大大簡化了不是嗎?化繁為簡的過程,起初是不好理解的,想想當初學泰勒公式的時候,難道沒有懵逼吐槽幹嘛要這麼做?

一旦接受了這個思想,便覺得其實難度真的不大,只是乙個思想而已。談思想,似乎感覺高大上,我們在學新知識的時候,是不是經常開始覺得難,多學兩次就簡單好接受了,其實也就是接受新知識(思想)的過程。很多人說這是熟能生巧的過程,我不是特別認同,熟能生巧大不了只是會用,對其思想怎麼可能有進一步的揣摩理解。

當然如果要剖細節,也不是很容易的,看看泰勒公式,其實裡面理論的東西是非常深的,只是對於普通來說,大概懂這個公式幹什麼的,傳達什麼思想不就夠了嗎?

比如,扣扣泰勒公式細節,幹嘛採用笛卡爾積的形式呢?它的基不就是(x-x0)的n次方,然後求到的係數(就是那個求n次導並將x帶入x0的數值),其實可以做成的笛卡爾積的形式有很多的,幹嘛選擇這樣的形式,還不是因為將其基選成了n次多項式,這樣好處多多。

還是拿追女孩為例,女孩=∑若干優點+∑若干缺點+一些無關緊要的屬性,我想不同的是選擇的優點缺點肯定不同,也就是選擇的基不同,但是誰選擇更容易了解女孩,就不一定了,我想泰勒公式選擇的基就是那個最好的

8樓:

1、這個誤差是x(和n)的函式。

2、收斂的泰勒級數對任意乙個固定的x隨著n增長,這個差值趨於0。

3、而對於任意特定的n,這個誤差在x離展開點a越近則越小趨於0,越遠則可能大得離譜(雖然對任意遠的x上述2成立),所以這不是「全域性」的函式曲線逼近。

具體這個誤差都有各種表示方式,可以定量分析其上界和極限。上述只是乙個直觀描述。

9樓:billP

乙個函式的導數可以理解為它的「微觀結構」,n階導數可以理解為函式的「第n個層次上的微觀結構」,就好像「人」的下一層是「組織」,再下一層是「細胞」,再下一層是「分子」……。這樣泰勒公式就可以理解為「乙個函式可以用它的無窮多個層次的微觀結構來描述」,當你只取前面的n項時,後面的部分就成了「誤差」,也就是餘項。按照拉格朗日中值定理,這個餘項也可以寫成和前面各項一樣的形式。

其形式表明,餘項相當於第(n+1)個層次上的微觀結構,「誤差」不會很大。

10樓:花開望君歸

函式f(x)在開區間(a,b)有直到n+1階的導數,則當函式在此區間內時,可以展開為乙個關於(x-x.)多項式和乙個餘項的和:

f(x)=f(x.)+f'(x.)(x-x.

)+f''(x.)/2!(x-x.

)^2,+f'''(x.)/3!(x-x.

)^3+……+f(n)(x.)/n!(x-x.

)^n+Rn

其中Rn=f(n+1)(ξ)/(n+1)!(x-x.)^(n+1),這裡ξ在x和x.之間,該餘項稱為拉格朗日型的餘項.

(注:f(n)(x.)是f(x.)的n階導數,不是f(n)與x.的相乘.)

證明:我們知道f(x)=f(x.)+f'(x.

)(x-x.)+α(根據拉格朗日中值定理匯出的有限增量定理有limΔx→0 f(x.+Δx)-f(x.

)=f'(x.)Δx),其中誤差α是在limΔx→0 即limx→x.的前提下才趨向於0,所以在近似計算中往往不夠精確;於是我們需要乙個能夠足夠精確的且能估計出誤差的多項式:

P(x)=A0+A1(x-x.)+A2(x-x.)^2+……+An(x-x.)^n

來近似地表示函式f(x)且要寫出其誤差f(x)-P(x)的具體表示式.設函式P(x)滿足P(x.)=f(x.

),P'(x.)=f'(x.),P''(x.

)=f''(x.),……,P(n)(x.)=f(n)(x.

),於是可以依次求出A0、A1、A2、……、An.顯然,P(x.)=A0,所以A0=f(x.

);P'(x.)=A1,A1=f'(x.);P''(x.

)=2!A2,A2=f''(x.)/2!

……P(n)(x.)=n!An,An=f(n)(x.

)/n!.至此,多項的各項係數都已求出,得:P(x)=f(x.

)+f'(x.)(x-x.)+f''(x.

)/2!(x-x.)^2+……+f(n)(x.

)/n!(x-x.)^n.

接下來就要求誤差的具體表示式了.設Rn(x)=f(x)-P(x),於是有Rn(x.)=f(x.

)-P(x.)=0.所以可以得出Rn(x.

)=Rn'(x.)=Rn''(x.)=……=Rn(n)(x.

)=0.根據柯西中值定理可得Rn(x)/(x-x.)^(n+1)=Rn(x)-Rn(x.

)/(x-x.)^(n+1)-0=Rn'(ξ1)/(n+1)(ξ1-x.)^n(注:

(x.-x.)^(n+1)=0),這裡ξ1在x和x.

之間;繼續使用柯西中值定理得Rn'(ξ1)-Rn'(x.)/(n+1)(ξ1-x.)^n-0=Rn''(ξ2)/n(n+1)(ξ2-x.

)^(n-1)這裡ξ2在ξ1與x.之間;連續使用n+1次後得出Rn(x)/(x-x.)^(n+1)=Rn(n+1)(ξ)/(n+1)!

,這裡ξ在x.和x之間.但Rn(n+1)(x)=f(n+1)(x)-P(n+1)(x),由於P(n)(x)=n!

An,n!An是乙個常數,故P(n+1)(x)=0,於是得Rn(n+1)(x)=f(n+1)(x).綜上可得,餘項Rn(x)=f(n+1)(ξ)/(n+1)!

(x-x.)^(n+1).一般來說展開函式時都是為了計算的需要,故x往往要取乙個定值,此時也可把Rn(x)寫為Rn.

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