страница 1
|
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Похожие работы
|
Производная и дифференциал высших порядков - страница №1/1
ПРОИЗВОДНАЯ и дифференциал высших порядков Пусть функция определена на множестве , и пусть функция в каждой точке имеет конечную производную. Если в каждой точке вычислить производную функции , то получим новую функцию – . Если же существует производная от функции , то данную производную, называют производной второго порядка. Производную функции в точке обозначают (производная второго порядка в точке ) и называют следующий предел: если этот предел существует и конечное число. Аналогичным образом определяется производная третьего порядка, и т.д. Если мы определили производную - ого порядка, то производная - ого порядка определяется следующим образом: . Рассмотрим следующие функции: 1. Функция имеет производную любого порядка: ; 2. Для функции производная - ого порядка определяется следующим образом: ; 3. Аналогично определяется производная - ого порядка для функции : . Правила вычисления производной - ого порядка. Пусть имеем функции , которые определены и на множестве и имеют производные - ого порядка на этом множестве, а – любое постоянное число. Тогда: для функций , и , тоже существуют производные - ого порядка на множестве и они определяется следующим образом:
Дифференциал - ого порядка. Напомним, что для функции дифференциал первого порядка, определяется следующим образом: , с его помощью определяется дифференциал второго порядка и высших порядков: ; . Формула Тейлора Пусть имеем функцию многочлен степени : . Преобразуем этот многочлен также в многочлен степени относительно разности , где – произвольное число, т.е. представим в виде . (*) Для нахождения коэффициентов продифференцируем раз равенство (*): , , , ………………………………………………………………………… Подставляя в полученные равенства и равенство (*), имеем: , т.е. , , т.е. , , т.е. , , т.е. , ………………………………………………………………………… , т.е. . Подставляя найденные значения в равенство (*), получим разложение многочлена - ой степени по степеням : . (**) Формула (**) называется формулой Тейлора для многочлена степени .Рассмотрим функцию . Формула Тейлора позволяет, при определенных условиях, приближенно представить функцию в виде многочлена и дать оценку погрешности этого приближения. Пусть для функции , существуют производные - ого порядка. Любой такой функции сопоставим многочлен - ого порядка. Свойства : 1. имеет производную до - ого порядка включительно. 2. Лемма. Если функция имеет производную - ого порядка в окрестности точки и то Доказательство: доказательство проведем методом математической индукции. Пусть , т.е. Докажем, что . Допустим, что лемма верна для , докажем справедливость леммы для . , , , . Так как функция удовлетворяет всем условиям леммы, то можно сказать, что . (1) Формула (1) называется формулой Тейлора с остаточным членом в форме Пеано. Формула Пеано имеет недостаток, т.к. в явном виде мы не знаем вид остаточного члена. Лагранж получил другой вид для остаточного члена. Он показал, что , тем самым получил другую запись формулы Тейлора При получается частный случай формулы Тейлора – формула Маклорана: (3) Разложение по формуле Тейлора для элементарных функций. Запишем формулу Маклорана для функции . Находим производные этой функции: , , … , . Так как , , , … , , , то по формуле (3) имеем: , при , оценим число . , получим более точную оценку , где . Приведем разложения по формуле Маклорана некоторых других элементарных функций: при , ; , ; , , при , , и мы получим приближенное вычисление числа . |
|