У загальному випадку !
(2.20)
Ряд (2.20) називається рядом Маклорена для Якщо
або
деякі її похідні не визначени при
то на основі ряду
(2.18) знаходимо
(2.21)
Ряд (2.21) називається рядом Тейлора для .
Справедлива така теорема.
Т. Ряд Тейлора (Маклорена) для збігається саме до
,
якщо існує
таке, що
у деякому околі точки
Зображення функції у
вигляді (2.20) чи (2.21) називається розвиненням
у
відповідний ряд (за відповідними стпенями).
2.5. Стандартні розвинення елементарних функцій в степеневі ряди
Виконаємо розвинення деяких елементарних функцій у ряди Маклорена.
1. Нехай . Маємо
,
,
,…,
,…, а тому
…=
Згідно з (2.20) =
(2,
22)
Знайдемо інтервал збіжності цього ряду. За ознакою Даламбера
=
. Яке б не було х остання
рівність завжди виконується, а тому
.
2.
Нехай . Тоді
,
,
,
, …,
,… При
х = 0 дістанемо
,
,
,
…
Підставивши в (2.20) одержимо
=
(2.23)
3.
Нехай . Тоді
,
,
,
, …,
,… При
х = 0 дістанемо
,
,
,
…
Підставивши в (2.20) одержимо
=
(2.24)
4. Нехай
маємо . Послідовно знайдемо похідні
…………………………………. …………………………
………………………………………………. …………………………………….
Ураховуючи, що , після підстановки
знайдених коефіцієнтів в (2.20) одержимо
(2.25)
Ряд (2.25) називається біномінальним. Дослідимо його на збіжність. Знаходимо
,
Отже
звідки
З ряду (2.25) при різних значеннях ,
застосовуючи диференціювання та інтегрування, можна одержати розвинення
багатьох функцій в ряд не застосовуючи, як це було вище, громіздкого обчислення
коефіцієнтів. Наприклад при
одержимо
(2.26)
Це випливає з (2.25), хоча його можна дістати й беспосередньо як суму відповідної прогресії.
Якщо замінимо в (2.26) х на –х, то одержимо
(2.27)
Якщо в (2.26 ) зробимо підстановку ,
то
(2.28)
Інтегруючи (2.26) і (2,27) в межах від 0 до х одержимо.
і
(2.29)
Обидва ці ряди збігаються при .
Розглянемо біноміальний ряд при , тобто запишемо розвинення в ряд функції
, а потім рівність проінтегруємо в межах
від 0 до t, де
і
одержимо розвинення в степеневий ряд функції
.
Після очевидних спрощень одержимо
.Проінтегрувавши матимемо
(2.30)
Якщо в (2.26) замість х підставимо і проінтегруємо одержану рівність то
одержимо
(2.30а)
П.4. Обчислити суму ряду
Розв. Питання про збіжність цього ряду вирішується за
допомогою ознаки Даламбера і. Виносячи х за дужки,
одержимо добуток
. Присутність однакових чисел в
знаменнику дробів і в показнику степеня чисельника штовхоє нас на думку, що
похідна від ряду, що стоїть в дужках, буде простішою ніж сам ряд. Позначимо
(*) , тоді взявши похідну від обох частин
цієї рівності одеримо
(**). Очевидно, що
коли візьмемо ще раз похідну від обох частин, то ліва частина рівності
перетвориться в звичайну нескінченно спадну геометричну прогресію, суму якої легко
знайти .
Уважаемый посетитель!
Чтобы распечатать файл, скачайте его (в формате Word).
Ссылка на скачивание - внизу страницы.