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从曾经学过的知识慢慢了解泰勒公式

算法与数学之美  · 公众号  · 算法  · 2017-07-14 21:33

正文

从曾经学过的知识慢慢了解泰勒公式


  • 如果你是刚刚学习高等数学,接触到了泰勒公式,那就一定更要继续看下去。

让我们避开繁琐的推理,从曾经学过的知识慢慢了解泰勒公式。


在高等数学的课程上,高数老师出了几道运动学的习题。


①   一小滑块以的初速度,从处运动(以向右为正方向),求s时小滑块的路程
坐在台下的你拍腿大叫so easy,以迅雷不及掩耳之势写下了第一题答案。

②  一小滑块以的初速度,的加速度,从处运动(以向右为正方向),求s时小滑块的路程

不难!高中也学过的样子!

③一小滑块以的初速度,的初加速度,的初加加速度,从处运动(以向右为正方向),求s时小滑块的路程

初加加速度?什么鬼,就是加速度对时间求导吧,好像也不难。

好了让我们停下这简单枯燥的物理题,把结果放在一起看一下有什么规律。




似乎发现了那么一点小意思,再让我们稍微改变一下③中第一个式子的形式。

这个时候,高数老师又出了一道新的题。

④一小滑块以的初速度,的初加速度,的初加加速度,的初加加加速度,的初加加加加速度……从处运动(表征了一个小滑块任意运动的情况)(以向右为正方向),求s时小滑块的路程
好像以你的智力并不可以想明白这个道题怎么写,不过不怕,你可以找规律。

让我们根据①②③中的导数情况把,,,等换成与有关的式子。

等等,好像这个公式在哪里见过。
泰勒公式:

你无意中居然推导出了“泰勒”公式,让我们仔细看一看“推导”的过程。
匀速直线运动是泰勒公式
的情况。
匀加速度直线运动是泰勒公式
的情况。
……
一个任意的运动是泰勒公式
的情况。
开动我们机智的小脑瓜,总结一下上面的情况。
泰勒公式可以把一个可导的函数拆成若干个多项式之和。
当n越大,若干个多项式之和逼近于原函数的值

很多数学公式都是为了解决物理上的问题从而发明,我们借用了曾经学过的运动学知识,理解了泰勒公式。


—————分割线—————


为何要把一个好好的函数残忍的分割开呢,具体有什么应用呢。
下面举几个小栗子:

  1. ,当时,从而计算的值。

  2. 在计算机中,计算机可不会直接求等函数的具体值,通过泰勒公式展开函数可求其近似值。


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