4.6 Taylor 公式

n 阶 Taylor 多项式

f(x)x0n 阶可导, 则称

Pn(x)f(x0)+f(x0)(xx0)++f(n)(x0)n!(xx0)n=i=0nf(i)(x0)i!(xx0)i,

f(x)x0 处的 n 阶 Taylor 多项式, 称 ai(0in) 为对应的 Taylor 系数.

1 带 Peano 余项的 Taylor 公式

带 Peano 余项的 Taylor 公式

f(x)x0n 阶可导, 则

f(x)=i=0nf(i)(x0)i!(xx0)i+Rn(x),

其中 Rn(x)=o((xx0)n),xx0.
特别地, 令 x0=0, 则

f(x)=i=0nf(i)(0)i!xi+o(xn).

结合一下函数在 0 处的 n 阶导数值, 容易得到:

推论

x0 时,

ex=i=0nxii!+o(xn);sinx=i=0n12(1)ix2i+1(2i+1)!+o(xn);cosx=i=0n2(1)ix2i(2i)!+o(xn);ln(1+x)=i=1n(1)i1xii+o(xn);(1+x)α=1+i=1nα(α1)(αi+1)i!xi+o(xn).

2 带 Lagrange 余项的 Taylor 公式

带 Lagrange 余项的 Taylor 公式

f(x)[a,b] 内有 n 阶连续导函数, 即 f(n)(x)C[a,b], 且 f(x)(a,b) 内有 n+1 阶导数, 即 f(n+1)(x) 存在, 则对 x,x0[a,b], 存在 ξ 介于 x,x0 之间, 也即 ξ=x0+θ(xx0),0<θ<1, 使得

f(x)=i=0nf(i)(x0)i!(xx0)i+Rn(x),

其中 Rn(x)=f(n+1)(ξ)(n+1)!(xx0)n+1.