泰勒公式的应用
龚成通
泰勒公式有广泛的应用,极限的计算、不等式的
证明
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、近似计算和误差估计,它是考研的一大热点.但是近年考研大纲已经将“近似计算和误差估计”的有关要求全部删除了,现在只剩下极限计算和不等式证明了.
数学三、四对此是没有要求的,但是令人不可思议的是,数学三却对泰勒级数是有要求的.
在需要用到泰勒公式时,必须要搞清楚三点:
●1.展开的基点;
●2.展开的阶数;
●3.余项的形式.
其中余项的形式,一般在求极限时用的是带皮亚诺余项的泰勒公式,在证明不等式时用的是带拉格朗日余项的泰勒公式.
而基点和阶数,要根据具体的问
题
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来确定.
【例1】求极限
;
【分析】本题如果不用泰勒公式,直接用洛必达法则,也能计算,但必须要用六次洛必达法则,而且导数越求越复杂.
用泰勒公式就会方便得多.基点当然取在
点,余项形式也应该肯定是皮亚诺余项.
问题是展开的阶数是几?一般是这样考虑:逐阶展开,展开一项,消去一项,直到消不去为止.
首先将分子上函数
进行展开,为此写出
和
的泰勒展开式.
的第一项是1,
的第一项是
,所以
的第一项是
,
与后面的
消去了.再将它们展开一项,得到
的前两项是
,所以还要将它们再展开一项.
对于分母也是一样.
【解】
,
,
,
,
,
,
原式
.
【例2】求极限
.
【解析】本题与上题一样,如果不用泰勒公式,直接用洛必达法则,也是能计算的,但必须要用四次洛必达法则,而且导数会越求越复杂.
为了方便地使用泰勒公式可以先做换元
(倒数置换法).
【解】原式
.