关于泰勒级数我有一个疑问,书上说的是,在x0的某领域内,具有n+1阶的导数,如果余项趋近于0,则对于任意的x属于x0的这

关于泰勒级数我有一个疑问,书上说的是,在x0的某领域内,具有n+1阶的导数,如果余项趋近于0,则对于任意的x属于x0的这个领域,f(x)在都可以展开成泰勒级数,
疑问1 这个定理强调了对任意的x属于这个领域,都可以展开成泰勒级数,那么我想问的是,x0可否在这个区间内任意变动,也就是x0在区间内变动时,f(x)还能展开成泰勒级数吗?
疑问2 将函数展开成泰勒级数时,其中有一步是求收敛半径,那么有没有可能求出来的收敛半径内存在某些点收敛但是不收敛于f(x),从而导致余项不趋近0呢?
一恋忧梦 1年前 已收到6个回答 举报

chw08 幼苗

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首先你要学会严谨地叙述问题,只有把问题讲清楚了才能解决.
如果f(x)在x0的某领域内具有n+1阶的导数,那么f(x)在这个邻域内只能保证n+1阶Taylor展开,并不能进一步让n->oo,也就谈不上Taylor级数.
正确的叙述是:如果f(x)在x0的某个领域内无限可微,并且对此邻域内的任何x,以x0为中心的Taylor展开式的余项在n->oo时都趋于0,那么在此邻域内f(x)和它的Taylor级数相等.
关于疑问1,可以这样讲
如果f(x)在x0的某个邻域内可以(以x0为中心)展开成Taylor级数(也就是f(x)和它的Taylor级数相等的意思),那么在该邻域内任取一点y0,是否存在y0的邻域使得f(x)在此范围内可以(以y0为中心)展开成Taylor级数?
结论是肯定的.仅用实函数比较麻烦(需要用二项式定理展开,再用绝对收敛级数的交换律),从复分析的角度看比较显然(当然逻辑上讲用到了相对高级的结论),如果f(x)在x0的邻域O(x0,R)内可以展开成Taylor级数,那么利用幂级数的性质知道该级数的收敛半径至少是R,并且在此邻域内f(x)是全纯函数,取r=R-|y0-x0|,那么y0的邻域O(y0,r)包含于O(x0,R),f(x)在O(y0,r)内是解析函数,当然可以以y0为中心做Taylor展开.所以三楼的回答是有问题的.
关于疑问2,如果f(x)以x0为中心做Taylor展开,收敛半径为R,那么当|x-x0|

1年前 追问

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一恋忧梦 举报

你是学数学的吧!高手!厉害!我赞同你回答的第一个问题,关于第二个问题我倾向于下面的那个回答! 你们都这么厉害,麻烦帮我看一下这个链接吧,困扰我很久了,问了很多人,一直没得到解答, 谢谢 http://zhidao.baidu.com/question/320928640.html

举报 chw08

我再补充两句吧。 1. f(x)=sum a_n(x-x0)^n = sum a_n [(x-y0)+(y0-x0)]^n 用二项式定理展开[(x-y0)+(y0-x0)]^n,再把级数重新按(x-y0)^k排列就得到以y0为中心的Taylor级数,交换性是由收敛域内的绝对收敛性保证的。这样可以不借助复解析函数来得到结论,而且此证明同样适用于复级数。 2. 关于收敛半径的分歧,这个不是很本质的问题,不过我需要解释一下,否则有些话确实容易造成误解。 通常幂级数sum a_n(x-x0)^n的收敛半径确实是由Cauchy-Hadamard公式所定义的那个。 而函数f(x)在x0点的Taylor展开式的收敛半径可以定义成使得f(x)=sum a_n(x-x0)^n成立的半径的上确界,此时收敛半径已经不是幂级数本身的性质了,还和f(x)相关。 第二个概念好像确实用得不多,不过我一直用的是这个概念,所以不解释一下会有问题。 对于解析函数而言这两种途径得到的收敛半径R是一致的(因为解析性已经蕴含了R>0),对于光滑的非解析实函数会有差异,所以对于e^{-1/x^2}这个函数我和德洛伊弗得到的收敛半径有区别。 至于"f(x)的Taylor级数在收敛半径内部收敛到f"。根据我所使用的那个“收敛半径”的含义,这种情况下肯定是Taylor级数一定是收敛到f本身的。 如果采用幂级数固有的收敛半径定义,也存在收敛半径为0的例子,这时候除了展开的中心点之外Taylor级数是发散的,也就谈不上收敛到原来的函数了。事实上任何序列都可以作为某光滑实函数在某点的高阶导数序列,不过这个构造比较麻烦,了解一下结论就行了。

一恋忧梦 举报

我可以这样总结你回答的两个问题吗: 1、x0可以在定理所确定的范围内变动,理由是:用二项式定理展开[(x-y0)+(y0-x0)]^n,再把级数重新按(x-y0)^k排列就得到以y0为中心的Taylor级数,交换性是由收敛域内的绝对收敛性保证的。这样可以不借助复解析函数来得到结论,而且此证明同样适用于复级数。 2、用书上公式所求出的收敛半径是级数收敛于f(x)的上确界,所以在它所求出的收敛半径内,级数肯定收敛于f(x)

举报 chw08

第一问是对的 第二问你显然没有理解我说的话,慢慢看几遍,不要急。 对于收敛半径和收敛域的问题,看看我写的两个定义,这两个定义对于光滑的非解析实函数是不同的,先想清楚你想要的是什么。 光滑的实函数和解析函数是有本质区别的,粗略得讲光滑函数是可以改动一些定义的,也可以把局部光滑的函数逐段拼接起来,甚至可以把不光滑的函数磨光,但是解析函数是不能随意修改定义域内的函数值的,任何局部都决定了一切。再给你一个简单的例子。 在(-2,1/2)上f(x)=1/(1-x),区间外随便定义,那么f(x)在x=0的邻域内可以Taylor展开,且在(-2,1/2)上收敛,幂级数固有的收敛半径(第一个定义)是1,但是作为收敛到原来的函数的收敛半径(第二个定义)是1/2。想清楚你具体要的是什么,不要背结论或者直接套公式。

一恋忧梦 举报

因为我不是学数学的,所以有好多东西不理解,谢谢 现在我重新整理一下第二个:幂级数的收敛半径(第一个定义求出来的)只要求幂级数收敛,而泰勒展开式的收敛半径不仅要求收敛,而且要收敛到f(x),应该是这个意思吧! 如果真是这样的话,那么同济教材在提到将函数展开成x的幂级数时,首先将其幂级数写出来,然后有一步是求出它的收敛半径,看图片吧,写不完了!

举报 chw08

这次的理解大体上是对的。 如果形式上对f(x)做Taylor展开sum an(x-x0)^n,那么Cauchy-Hadamard公式得到的收敛半径表明了幂级数g(x)=sum an(x-x0)^n可能收敛的最大范围,接下去只需要比较一下f(x)=g(x)的范围就能得到Taylor展开式有效的区域。一般来讲解析函数是不会出什么问题的,会出问题的实函数粗略地讲本质上都是分段函数。 另外,我给的第二个定义并不是很流行,使用这样的术语的时候需要解释一下,比如这次德洛伊弗就误解了我的意思。

bright725 幼苗

共回答了86个问题 举报

你的两个疑问都显示出概念性的混淆。
疑问1:x0使任意一个取定的点。比如x0=1,则是1的领域;x0=2,则是2的领域。他是不随x变动的。当x0定后,就在它的领域里存在Taylor级数展开了。对于任意情况,x是自变量,而x0是一个定值。
所以x0变动后,当然f(x)还是可以Taylor展开的,只是展开的级数和之前的不一样罢了,因为x0变了,级数是关于任意取定的x0展开的。
...

1年前

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ooo0533 幼苗

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1. 不一定,已知f在x0点展开后余项->0, 但f在其他点处展开的余项并不一定->0啊~
2. 考虑实函数的话,这种BT的情形时可能出现的。一个极端的例子是函数f(x)=exp(-1/x²), f(0)补充定义为0. 此函数在0点处各阶导数都为0,所以它的泰勒级数就是0函数,当然是处处收敛的,但是f(x)却不是0,和它的泰勒级数不同。
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1年前

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领着老鼠去吓猫 幼苗

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这里要把一个函数展开成泰勒级数到某一级,是需要有f(x)在该级上有导数有一价导数为1,更高阶的导数,如二阶,三阶等都等于0了,所以它的更高

1年前

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凤凰却非 幼苗

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形如∑a*(x-x0)^n的无穷级数称为幂级数,n从几开始无所谓,但一定是到∞,否则应该叫多项式; 幂级数中的系数a如果是:a=f^(x0)/n!,这个幂级数就称为函数f(x)在x0处的泰勒级数; 任何一个函数的泰勒级数都是幂级数,但幂级数并不一定是某个函数的泰勒级数; f(x)在x0处的泰勒级数取前面有限多项,称为f(x)在x0处的泰勒公式,如果取到a*(x-x0)...

1年前

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蝈蝈0503 幼苗

共回答了32个问题 举报

x0可以上下摆动,但是是越来越趋近于0。
不可能不收敛,因为这一点必须连续才能求级数,必定收敛,前边其他数学家一些证明就是铺垫。

1年前

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