利用泰勒公式求极限,函数需要展开到第几阶?

大家好,我是考研摆渡人宝刀君,今天我们来学习下考研数学里的一个重要的知识点:利用泰勒公式求极限。

好多考研党在利用泰勒公式求极限时,经常搞不清楚的一个问题是:这个泰勒公式,我到底是要展开到第几阶啊???

image

为了解决这个问题,宝刀君先从什么是泰勒公式说起。

1、泰勒公式的定义

泰勒公式本质上是一种函数的近似,将一个函数在某一点展开,展开项越多,越精确。

根据余项的不同,又可以分为带皮亚诺余项的泰勒公式,和带拉格朗日余项的泰勒公式:

image
image

需要注意的是:带皮亚诺余项的泰勒公式,由于它是定义在x0这一点的,所以它也被称为是局部泰勒公式。而带拉格朗日余项的泰勒公式,由于它是定义在一段区间上的,所以也被称为是整体泰勒公式。

image

余项分2种,而x0的选取就很多了,但我们只记住了一种,那就是x0取特殊值0时,这时的泰勒公式有了个新的名字:麦克劳林公式。

这三个名称之间的关系是:

image

考研里面,有10个麦克劳林公式,是需要大家重点掌握的。

哪10个公式呢?

不用再苦苦寻找了,宝刀君已经帮你整理好了,就是它们啦:

image

需要说明的是,这10个麦克劳林公式里的x,要进行广义化的理解。

也就是说,当包含x的多项式时,只要它是趋于0的,那么就可以将这个多项式看做“X”,也就是大家经常嘴边常说的:狗-sin狗=1/6狗的立方,三个狗要一模一样。

2、利用泰勒公式求极限,函数需要展开到第几阶?

麦克劳林公式大家都会背,但问题是:你在真正求极限时,我这时要展开到第几阶啊?有木有什么准则可以指导下?

难不成是“纸有多长,就展多长?”

image

这个当然是开玩笑啦。

我之前在该问题:利用泰勒公式求极限时,如何确定泰勒公式展开到第几阶?里讲过2个准则:分式上下同阶原则、加减幂次最低原则。(这两个准则的具体含义,可以点击如下的卡片前去阅读)讲解过程中,并引用了典故“韩信点兵,多多益善”这个故事,通过这个故事告诉大家:“泰勒展开,多多益善”。

利用泰勒公式求极限时,如何确定泰勒公式展开到第几阶?​www.zhihu.com

图标

image
image
image
image

好多学生看了该问题的回答后,还是不太明白这个阶数如何定?

下面宝刀君就再讲2个例题,告诉大家这个“阶数”到底该怎么定?

image

<figcaption class="Image-caption" style="box-sizing: inherit; margin-top: calc(0.666667em); padding: 0px 1em; font-size: 0.9em; line-height: 1.5; text-align: center; color: rgb(153, 153, 153);">阶数怎么定?--例题1</figcaption>

image

<figcaption class="Image-caption" style="box-sizing: inherit; margin-top: calc(0.666667em); padding: 0px 1em; font-size: 0.9em; line-height: 1.5; text-align: center; color: rgb(153, 153, 153);">阶数怎么定?--例题2</figcaption>

先看第1个例题:

题目拿到手,是让你求极限,好多种函数混合在一起,直觉上是用泰勒公式做,但是将他们展开到第几阶啊?

看分子,好像看不出什么门道来,那就看分母。

分母是2项相乘,x趋于0时,sin2x等价无穷小于x2。而括号里的,可以看做是A-B型,那么这时候思路就有了:我先把分母中括号里的A-B型的阶数确定了,然后再乘以外面的x^2,这时分母整体的阶数就确定了,当分母的阶数确定后,根据分式上下同阶原则,分子的阶数也就确定了。

于是,这道题的正确解题过程就出来了:

image

也就是说,当确定这道题的阶数时,我们是通过:

先确定分母的阶数,然后才知道分子究竟应该展开到多少阶的。

再看第2个例题:

和第一个例题类似,观察分子不确定到底展开到多少阶,那么就观察分母吧。

分母里,x和cosx相乘后再和sinx做减法运算,那么整体是A-B型,只需要展开到(A-B)的第一个不相等的幂次就可以了(或者说是x^k前面的系数不相等)。运算可知,前两项相乘后,在3次方就和sinx的三次方系数不相等,所以分母的阶数为3阶,因此分子我也要展开到3阶。

所以,第2道例题的正确解法是:

image

3.总结

宝刀君在知友提问的问题:“利用泰勒公式求极限时,如何确定泰勒公式展开到第几阶?”中给出了两个准则:分式上下同阶原则、加减幂次最低原则,在那个问题的回答中,给出的2道例题及评论区回答中解释了“要注意常数项对展开项的影响”。

而今天给的这2道例题,则进一步解释了“阶数怎么确定”,对于加减型的求极限,大家肯定都会确定,难就难在分式,尤其是遇到结构比较复杂的分式时,你要观察谁的阶数(分子or分母)更容易确定? 观察的过程中,要注意“整体思想”,如第二题的分母整体可看做是A-B型。

读懂了宝刀君今天呕心沥血写的以上内容,那么下面这道题,你作出的答案就应该是a=2,b=1,而不应该是错误答案:a=2,b=-1.

PS:算出正确答案的同学,麻烦你给本文点个赞,同时在评论区留下你的解答过程,让宝刀君看看有多少同学是真正读懂了本文~

image

<figcaption class="Image-caption" style="box-sizing: inherit; margin-top: calc(0.666667em); padding: 0px 1em; font-size: 0.9em; line-height: 1.5; text-align: center; color: rgb(153, 153, 153);">一定要亲自动手算哦~</figcaption>

文末,给个学习建议:宝刀君在讲解该知识点时附的这4道例题,建议大家抄写到笔记本上,综合对比,前2个例题着重观察常数项的影响,后2个例题着重观察阶数怎么确定。到强化阶段复习时,该笔记还可以继续看,到那时,相信大家再做类似的题就是a piece of cake了,加油!

image

哈喽,大家好!我是宝刀君,专注考研数学、自动控制原理的辅导,有料、有趣、有深度!

如果您觉得我的文章对您理解知识点有帮助,麻烦伸出可爱的指头顺手帮我 点个赞 ,鼓励我继续创作,如果您这样做了,非常感谢~

image
©著作权归作者所有,转载或内容合作请联系作者
  • 序言:七十年代末,一起剥皮案震惊了整个滨河市,随后出现的几起案子,更是在滨河造成了极大的恐慌,老刑警刘岩,带你破解...
    沈念sama阅读 206,311评论 6 481
  • 序言:滨河连续发生了三起死亡事件,死亡现场离奇诡异,居然都是意外死亡,警方通过查阅死者的电脑和手机,发现死者居然都...
    沈念sama阅读 88,339评论 2 382
  • 文/潘晓璐 我一进店门,熙熙楼的掌柜王于贵愁眉苦脸地迎上来,“玉大人,你说我怎么就摊上这事。” “怎么了?”我有些...
    开封第一讲书人阅读 152,671评论 0 342
  • 文/不坏的土叔 我叫张陵,是天一观的道长。 经常有香客问我,道长,这世上最难降的妖魔是什么? 我笑而不...
    开封第一讲书人阅读 55,252评论 1 279
  • 正文 为了忘掉前任,我火速办了婚礼,结果婚礼上,老公的妹妹穿的比我还像新娘。我一直安慰自己,他们只是感情好,可当我...
    茶点故事阅读 64,253评论 5 371
  • 文/花漫 我一把揭开白布。 她就那样静静地躺着,像睡着了一般。 火红的嫁衣衬着肌肤如雪。 梳的纹丝不乱的头发上,一...
    开封第一讲书人阅读 49,031评论 1 285
  • 那天,我揣着相机与录音,去河边找鬼。 笑死,一个胖子当着我的面吹牛,可吹牛的内容都是我干的。 我是一名探鬼主播,决...
    沈念sama阅读 38,340评论 3 399
  • 文/苍兰香墨 我猛地睁开眼,长吁一口气:“原来是场噩梦啊……” “哼!你这毒妇竟也来了?” 一声冷哼从身侧响起,我...
    开封第一讲书人阅读 36,973评论 0 259
  • 序言:老挝万荣一对情侣失踪,失踪者是张志新(化名)和其女友刘颖,没想到半个月后,有当地人在树林里发现了一具尸体,经...
    沈念sama阅读 43,466评论 1 300
  • 正文 独居荒郊野岭守林人离奇死亡,尸身上长有42处带血的脓包…… 初始之章·张勋 以下内容为张勋视角 年9月15日...
    茶点故事阅读 35,937评论 2 323
  • 正文 我和宋清朗相恋三年,在试婚纱的时候发现自己被绿了。 大学时的朋友给我发了我未婚夫和他白月光在一起吃饭的照片。...
    茶点故事阅读 38,039评论 1 333
  • 序言:一个原本活蹦乱跳的男人离奇死亡,死状恐怖,灵堂内的尸体忽然破棺而出,到底是诈尸还是另有隐情,我是刑警宁泽,带...
    沈念sama阅读 33,701评论 4 323
  • 正文 年R本政府宣布,位于F岛的核电站,受9级特大地震影响,放射性物质发生泄漏。R本人自食恶果不足惜,却给世界环境...
    茶点故事阅读 39,254评论 3 307
  • 文/蒙蒙 一、第九天 我趴在偏房一处隐蔽的房顶上张望。 院中可真热闹,春花似锦、人声如沸。这庄子的主人今日做“春日...
    开封第一讲书人阅读 30,259评论 0 19
  • 文/苍兰香墨 我抬头看了看天上的太阳。三九已至,却和暖如春,着一层夹袄步出监牢的瞬间,已是汗流浃背。 一阵脚步声响...
    开封第一讲书人阅读 31,485评论 1 262
  • 我被黑心中介骗来泰国打工, 没想到刚下飞机就差点儿被人妖公主榨干…… 1. 我叫王不留,地道东北人。 一个月前我还...
    沈念sama阅读 45,497评论 2 354
  • 正文 我出身青楼,却偏偏与公主长得像,于是被迫代替她去往敌国和亲。 传闻我的和亲对象是个残疾皇子,可洞房花烛夜当晚...
    茶点故事阅读 42,786评论 2 345

推荐阅读更多精彩内容