泰勒公式04泰勒公式的几何意义图7。首先,观察√2无限逼近形式(1),我们可这样理解,利用泰勒公式就可以得到√x在x=1处展开式了,泰勒公式就是在x=a点附近利用幂函数序列(x-a)⁰,(x-a)¹,(x-a)²,(x-a)³,...来逼近函数f(x)。
1、泰勒公式该怎么理解?
01开场白自从我努力将所学知识以动图的形态呈现给大家之后,我惊喜的发现我对知识点的理解变得更加的透彻了。这难道就是:予人玫瑰,手留余香!泰勒公式是非常非常重要的一个工具,同时也是不容易理解消化的知识点,如果你认为这篇文章讲解的好,请分享给身边的大学生,不管是亲戚、朋友。02cos(x)在0点附近的泰勒分解当我们仔细观察g(x)=cos(x)函数的时候,当x=0处的图形和抛物线的图形(红色)相似度极高,
红色抛物线的公式可表示如下:当x=0时,g(0)=cos(0)=1。我们的目的是将抛物线f(x)和cos(x)的图形尽量逼近,那么,在x=0时,f(0)=g(0)=1。x=0处值上图所示,在我们定下c=1的情况下,第二项中a的值将会对抛物线在x=0处切线斜率产生影响,
cos(x)在x=0出的图形切线斜率为0(红线所示)。自然,我们也需要将抛物线在x=0处切线斜率逼近0,切线的斜率=切线函数的一阶导数一阶导数我们需要保证f(x)和g(x)在x=0处的切线斜率相等,那么a=0。图2:抛物线变换(二)上图所示抛物线公式中b对于图形形状的影响,
二阶导数是个很抽象的概念,有的表达式切线斜率的变化率。这并不方便记忆,所以我们可以结合导数的物理意义来帮助记忆,路程S的一阶导数对应速度V;路程S的二阶导数对应速度α;图3:抛物线变换(三)我们分别在两个图形上定两个小球,由于两个图形的一阶导数(速度)为0,也就是初始速度都是0。之后,我们可以清楚的看到,红色曲线上的小点运动加速度要大于蓝色曲线上的小点,
这就是抛物线公式中b对整体的影响。知道这一点后,我们就可以通过二阶导数相等去求出b了,二阶导数如上所示,2b=-1,b=-0.5。所以抛物线的方程可以如下表示:f(x)=1-0.5*x^2图4:抛物线变换(四)03结果验证我们得到了cos(x)在x=0处的泰勒公式近似公式,那么是不是可以用该公式求cos(x)的近似值呢?当x=0.1时:cos(0.1)=0.9959941651-0.5*x^2=0.995当x=0.5时:cos(0.5)=0.8775825621-0.5*x^2=0.875我们发现,当x的取值离x=0越来越远,则误差越来越大,
从图4中也能看出,蓝色和红色小球之间的距离越来越远。这不代表我们的公式有问题,是因为我们的公式推导过程本身就是基于x=0附近的点的近似求解,自然x的值里0点越远越不准。那么怎么样提高精度呢?我们可以不断的在公式后面增加更高次幂的式子,我们一起来看看我们不断增加高次幂之后,两个图形的重合度有什么变化吧。
图5:抛物线变换(五)在x取别的值的时候,我们依然可以按照上述过程进行泰勒展开,当我们在x=π的时候做泰勒展开,图形会如图6般美妙。图6:抛物线变换(六)泰勒公式通式:泰勒公式04泰勒公式的几何意义图7:泰勒公式几何意义那么,蓝色、红色和绿色的面积分别为多少呢?也就是说,泰勒公式中第一项为蓝色的面积区域;第二项为红色的面积区域;第三项为绿色的面积区域;依次类推,不断增进精度,
2、如何通俗的解释泰勒公式?