听课记录1

时间:XXX,我听取了XXX学校XXX老师的高等数学课,听课目的是学习新的教学理念、教学方法、教学模式,吸取精华,应用到今后的教学当中。
如果函数f在点x0可导,则有有限存在公式;
f(xf(x0f(x0(xx00(xx0
即在x0附近,用一次多项式p1(xf(x0f(x0(xx0逼近函数f(x时,其误差为0(xx0. 然而,在很大场合,取一次多项式逼近是不够的,往往需要用二次或高于二次的多项式去逼近,并要求误差为0(xx0其中n为多项式次数.为此,有如下n次多项式:
pn(xa0a1(xx0Lan(xx0n
易见:
(n(x0(x0pn(x0pnpna0pn(x0a1a2,…,an(多项式的n!1!2!系数由其各阶导数在x0的取值唯一确定). 对于一般的函数,设它在x0点存在直到n阶导数,由这些导数构造一个n多项式如下:

f(x0f(n(x0Tn(xf(x0(xx0L(xx0n
1!n!f(k(x0称为函数f在点x0处泰勒多项式,Tn(x的各项函数,k1,2,,nk!称为泰勒系数. n问题 当用泰勒多项式逼近f(x时,其误差为f(xTn(x0((xx0
一、带有皮亚诺余项的泰勒公式
n定理1 若函数f在点x0存在直至n阶导数,则有f(xTn(x0((xx0
f(x0f(n(x0f(xf(x0(xx0L(xx0n0((xx0n
1!n!即函数f在点x0处的泰勒公式;Rn(xf(xTn(x称为泰勒公式的余项.
n证明:Rn(xf(xTn(x, G(x(xa. 应用LHospital法则n1, 并注意到f(n(a存在, 就有
(n1Rn(xRn(xlim(n1 limxaG(xxaG(xf(n1(xf(n1(af(n(a(xalim= xan(n12(xaf(n1(xf(n1(a1(nf(a0. limxan!xaRn(x(xanTaylor公式的Peano型余项, 相应的Maclaurinn式的Peano型余项为Rn(x(x. 并称带有这种形式余项的Taylor公式为Peano型余项的Taylor公式( Maclaurin公式 .
n1f(xx0近函f(xPn(x0((xx0pn(xa0a1(xx0Lan(xx0n,这并不意味着pn(x必定是f的泰勒多项式Tn(x.pn(x并非f(x的泰勒多项式Tn(x.(因为除f(00外,fx0出不再存在其它等于一阶的导数.
n2、满足条件f(xPn(x0((xx0n次逼近多项式pn(x是唯一的.n由此可知,当f满足定理1的条件时,满足要求f(xPn(x0((xx0的多
项式pn(x一定是fx0点的泰勒多项式Tn(x
3、泰勒公式x00的特殊情形――麦克劳林(Maclauyin)公式:
f(0f(n(0nf(xf(0xLx0(xn
1!n!二、带有Lagrange型余项的Taylor公式
定理2(泰勒) 若函数f[a,b]上存在直到n阶的连续导函数,在(a,b存在n1阶导函数,则对任意给定的x,x0[a,b]至少存在一点(a,b使得:
f(x0f(n(x0f(n1(nf(xf(x0(xx0L(xx0(xx0n11!n!(n1!1

f(n1((xx0n1,记 证明:R(xf(xT(x,要证Rn(xnn(n1!Qn(x(xx0n1,不妨设x0x,则Rn(x,Qn(x[x0,b]上有直到n阶的连续导数,在(x0,b内存在n1阶导数,又因为
Rn(x0Rn(x0LRn(n(x00Qn(x0Qn(x0LQn(n(x00. 故在区间[x0,x]上连续运用Cauchy中值定理n1次,就有
(x0Rn(xRn(xRn(x0Rn(1Rn(Rn Qn(xQn(xQn(x0Qn(1Qn(Qn(x0Rn(2Rn(n(nRn(n(x0Rn(n1(L(n(n1 (nQ(Q(xQ(Qn(2nnn0nx0nn1L1xRn(n1(f(n1(
Qn(n1((n1!
f(n1((xx0n1 2 从而得到 Rn(x(n1!介于x0x之间. 1、当n0时,泰勒公式即为拉格朗日公式,所以泰勒定理可以看作拉格朗日定理向高阶导数方向的推广;
2、当x00时,则变为带拉格朗日型余项的麦克劳林公式
f(0f(n(0nf(n1(xn1f(xf(0xLxx (0,1
1!n!(n1!称这种形式的余项Rn(xLagrange型余项. 并称带有这种形式余项的Taylor公式为Lagrange型余项的Taylor公式. Lagrange型余项还可写为


Rn(xf(n1(a(xa(xan1, (0 , 1 . (n1!a0, 称上述Taylor公式为Maclaurin公式, 此时余项常写为
Rn(x练习:
1f(n1(xxn1, 01
(n1!1、求极限lim11(cotx. x0xx解:lim111sinxxcosx(cotxlim x0xxx0xxsinxx3x23x(xx[1(x2] 3!2!limx0x3113x(x31. lim2!3!3x0x3(2、设f(x[a,b]上二阶可导,且f(af(b0,则存在(a,b使得f(

4f(bf(a. (ba2证明: x(a,b,将函数f(x在点a与点bTaylor展开
f(xf(af(a(xaf(xf(bf(b(xbab代入得:
2f(1(xa2a1x
2!f(2(xb2x2b. 2!xf(1(ba2f(2(ba2ababf( f(f(af(b22!422!4
上述二项相减,移项并取绝对值得
(ba2f(2f(1f(bf(a
42(ba2f(2f(1(ba2f(
4244f(bf(a. 2(ba其中,f(max{f(1,f(2},取f(3、把函数shx展开成具Peano型余项的Maclaurin公式 ,并与sinx的相应
开式进行比较. xx2xn( xn, 解: e11!2!n!xnxx2nx(1(xn ; e11!2!n!x
exexx3x5x2m1x ( x2m1 . shx23!5!(2m1!x3x5(1m1x2m1( x2m1. sinxx3!5!(2m1!回顾总结:
1 掌握函数在指定点的泰勒公式;
2 了解泰勒公式在求极限及证明命题中的应用。



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