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tanx的泰勒展开式怎么求

更新时间:发布时间: 作者:v逐晓者v

tanx的泰勒展开式怎么求】在数学中,泰勒展开式是一种将函数表示为无限级数的方法,适用于可导的函数。对于三角函数 tanx,其泰勒展开式在 x=0(即麦克劳林展开)是一个重要的知识点,常用于近似计算、微分方程求解以及数学分析中。

一、泰勒展开式的定义

泰勒展开式的一般形式为:

$$

f(x) = \sum_{n=0}^{\infty} \frac{f^{(n)}(a)}{n!}(x-a)^n

$$

当 $ a = 0 $ 时,称为麦克劳林展开式:

$$

f(x) = \sum_{n=0}^{\infty} \frac{f^{(n)}(0)}{n!}x^n

$$

二、tanx 的泰勒展开式推导过程

由于 tanx 在 $ x=0 $ 处是奇函数,且其导数在该点附近存在,因此可以展开为一个只包含奇次幂的级数。

我们可以通过以下步骤进行推导:

1. 计算 tanx 在 $ x=0 $ 处的各阶导数值;

2. 将这些值代入泰勒公式;

3. 得到最终的展开式。

但需要注意的是,tanx 在 $ x = \frac{\pi}{2} + k\pi $ 处不连续,因此其泰勒展开式仅在 $ x < \frac{\pi}{2} $ 范围内有效。

三、tanx 的泰勒展开式结果

经过计算和验证,tanx 在 $ x=0 $ 处的泰勒展开式如下:

$$

\tan x = x + \frac{x^3}{3} + \frac{2x^5}{15} + \frac{17x^7}{315} + \cdots

$$

这个展开式是无限级数,每一项的系数都与伯努利数有关。

四、总结与表格展示

阶数 n 展开项 系数
1 $ x $ 1
3 $ \frac{x^3}{3} $ $ \frac{1}{3} $
5 $ \frac{2x^5}{15} $ $ \frac{2}{15} $
7 $ \frac{17x^7}{315} $ $ \frac{17}{315} $

> 注意:tanx 的泰勒展开式中只含有奇次幂项,偶次幂项系数为零。

五、实际应用与注意事项

- 泰勒展开式可用于近似计算 tanx 的值,尤其在 $ x $ 较小的情况下。

- 若需要更高精度,可使用更多项进行展开。

- 不同区间内的展开可能不同,需注意收敛域。

通过上述分析可以看出,tanx 的泰勒展开式虽然形式复杂,但其结构清晰,便于理解和应用。掌握这一知识有助于更深入地理解函数的局部性质和数学分析中的基本方法。

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