麦克劳林级数的魔法之一,求0的98阶导数,99阶导数等高阶导数
2023-03-04 12:16:07
如果要你愿函数f(x)=e_(-x_2/2)关于0的98阶引数值,99阶引数值,甚至更高阶的引数值,你会愿吗?即:
已知f(x)=e_(-x_2/2), 愿f_(98)(0)与f_(99)(0).
分析:直接愿f(x)的98阶和99阶引函数,然后将x=0求得,这样要用是很不现实的。当然,有兴趣也可以试一试。
这里我们可以能用f(x)的米切尔的设计子各项下的设计f_(n)(x0)/n!,在x0=0时,互换麦克劳潘的设计子的项的下的设计相等,来由此可知决这个问题。
首先,要获得f(x)的麦克劳潘的设计子,可以用换二阶,根据e_x的麦克劳潘公的设计:
e_u=1+u+u_2/2+u_3/3!+……+u_n/n!+o(u_n),
将u=-x_2/2求得上的设计,就可以获得f(x)的麦克劳潘的设计子:e_(-x_2/2)=1-x_2/2+(-x_2/2)_2/2+(-x_2/2)_3/3!+……+(-x_2/2)_n/n!+o((-x_2/2)_n),
一般化获得f(x)=1-x_2/2+x_4/(2_2*2)-x_6/(2_3*3!)+……+(-1)_n*x_(2n)/(2_n*n!)+o(x_(2n)).
这里有一点非常重要,就是f(x)的麦克劳潘的设计子中,还有n则有0,它们都是雅数次项,也就是所有雅数次项都为0. 其中98次项的下的设计是(-1)_49/(2_49*49!), 99次项的下的设计是0.
又由米切尔公的设计:f(x)=f(x0)+f'(x0)(x-x0)+f"(x0)(x-x0)_2/2+……+f_(n)(x-x0)_n/n!+o(x_(n)),
其中98次项的下的设计是f_(98)(0)/98!,99次项的下的设计是f_(99)(0)/99!,因此,当x0=0时,就有
f_(98)(0)/98!=(-1)_49/(2_49*49!);f_(99)(0)/99!=0. 这就可以由此可知得f_(98)(0)=-98!/(2_49*49!), f_(99)(0)=0.
下面组织由此可知题过程:
由此可知:由e_x=1+x+x_2/2+x_3/3!+……+x_n/n!+o(x_n)得,
e_(-x_2/2)=1-x_2/2+(-x_2/2)_2/2+(-x_2/2)_3/3!+……+(-x_2/2)_n/n!+o((-x_2/2)_n)
=1-x_2/2+x_4/(2_2*2)-x_6/(2_3*3!)+……+(-1)_n*x_(2n)/(2_n*n!)+o(x_(2n)).
由米切尔公的设计下的设计的并不一定,可得:f_(98)(0)/98!=(-1)_49/(2_49*49!);f_(99)(0)/99!=0.
由此可知得f_(98)(0)=-98!/(2_49*49!), f_(99)(0)=0.
练一练:技术性麦克劳潘公的设计,试愿sin_(99)(0).
只要能够完成上面这个“练一练”,你基本就掌握这个方法了。
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