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泰勒级数

2022-07-11 17:22:37 百科资料

泰勒级数的定义 若函数f(x)在点的某一邻域内具有直到(n+1)阶导数,则在该邻域内f(x)的n阶泰勒公式为: f(x)=f(x0)+f`( x0)(x- x0)+f``( x0)(x-x0)²/2!+f```( x0)(x- x0)³/3!+...fn(x0)(x- x0)n/n!+.... 其中:fn(x0)(x- x0)n/n!,称为拉格朗日余项。 以上函数展开式称为泰勒级数。 泰勒级数在近似计算中有重要作用。

  • 中文名 泰勒级数
  • 外文名 Taylor's series
  • 类别 数学函数

正文

  解析函数的一类幂级数展开式。在圆|zα|<R内解析的函数ƒ(z)可以展为以下形式的幂级数 (1)

  级数(1)称为函数ƒ(z)在点z=α的泰勒级数。当α=0时,称为马克劳林级数。

  设z是圆│-α│<R内的任意一点,作圆γ;|-α|=r<R使得z位于γ的内部。根据柯西公式得到 (2)

  因为 ,

  并且右边的级数在γ上一致收敛,所以将此式代入(2)式,逐项积分后就得到 , (3)

  式中 。 (4)

  零点 若ƒ(α)=ƒ′(α)=…=ƒ(α)=0,ƒ(α)≠0,则称αƒz)的一个m级零点。特别地,若m=1,则称αƒ(z)的一个简单零点。

  根据解析函数可以展为泰勒级数的上述事实,可以得到解析函数以下两个重要性质。

  ① 零点的孤立性若ƒ(z)是域D内不恒为零的解析函数,则ƒ(z)在D内的零点是孤立的。也就是说,若ƒ(α)=0 (αD),则存在α的一个邻域,使得ƒ(z)在该邻域内除α点外没有其他零点。

  ② 惟一性定理 设ƒ1(z),ƒ2(z)是域D内的两个解析函数,若存在点集AD,它有一个属于D的极限点α,且在Aƒ1(z)=ƒ2(z),则在Dƒ1(z)=ƒ2(z)。惟一性定理可由零点孤立性推出。

  柯西不等式若函数 ƒ(z)在圆│z-α│<R内是解析的,且│ƒ(z)│≤M,则ƒ(z)在圆│z-α│<R内的泰勒级数的系数сn满足不等式 (5)

  事实上,由(4)式得 ,

  令rR,就得到(5)式。

  刘维尔定理若ƒ(z)是有穷复平面上的有界解析函数,则ƒ(z)必为常数。

  事实上,这时(3)式在圆|z-α|<R内成立,R是任意正数,由柯西不等式立即推出сn=0(n≥1)即ƒ(z)呏с0(常数)。

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