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常见泰勒展开式

带拉格朗日余项的泰勒公式:

f(x)=f(x0)+f(x0)(xx0)+f(x0)2!(xx0)2++f(n)(x0)n!(xx0)n+Rn(x)

其中余项 Rn(x)=f(n+1)(ξ)(n+1)!(xx0)n+1ξx0x 之间。

x0=0 时,即为麦克劳林公式。以下是围绕 x0=0 展开的常见函数麦克劳林级数:

  1. ex

    ex=1+x+x22!+x33!++xnn!+=n=0xnn!

    收敛域为 (,+)

  2. ax

    ax=exlna 可得:

    ax=1+xlna+(xlna)22!+(xlna)33!++(xlna)nn!+=n=0(xlna)nn!

    收敛域为 (,+)

  3. sin(x)

    sin(x)=xx33!+x55!x77!++(1)kx2k+1(2k+1)!+=k=0(1)kx2k+1(2k+1)!

    收敛域为 (,+)

  4. cos(x)

    sin(x) 的展开式逐项求导可得:

    cos(x)=1x22!+x44!x66!++(1)kx2k(2k)!+=k=0(1)kx2k(2k)!

    收敛域为 (,+)

  5. 11x

    由等比数列求和公式可得:

    11x=1+x+x2+x3++xn+=n=0xn,(|x|<1)
  6. 11+x

    将上式中的 x 替换为 x

    11+x=1x+x2x3++(1)nxn+=n=0(1)nxn,(|x|<1)
  7. ln(1+x)

    11+t 的展开式从 0x 逐项积分可得:

    ln(1+x)=xx22+x33x44++(1)n1xnn+=n=1(1)n1xnn,(1<x1)
  8. ln(x)x=1 处展开

    x=1+t,利用 ln(1+t) 的展开式:

    ln(x)=(x1)(x1)22+(x1)33++(1)n1(x1)nn+,(0<x2)
  9. arctan(x)

    11+x 中的 x 替换为 t2,再从 0x 逐项积分可得:

    arctan(x)=xx33+x55x77++(1)nx2n+12n+1+=n=0(1)nx2n+12n+1,(|x|1)
  10. (1+x)α (二项式级数)

    (1+x)α=1+αx+α(α1)2!x2++α(α1)(αn+1)n!xn+,(|x|<1)

    这可以看作是二项式定理的推广,其中 α 是任意实数。