Oversigt [S] 8.7, 8.8, 8.9

Relaterede dokumenter
Oversigt [S] 8.7, 8.8, 8.9

k(k 1)(k 2)... (k n + 1) = = 12 2 = 6

Analyse 1, Prøve 2 Besvarelse

MM502+4 forelæsningsslides

Afgør for hver af følgende rækker om den er divergent, betinget konvergent eller absolut konvergent. 2 n. n=1 2n (n + 1)2 1 = 2(n + n+1

Nøgleord og begreber Analysens hovedsætning Stamfunktioner Itereret integral Test itereret integral Fubinis sætning Test Fubini Eksempler Test produkt

Arctan x = x x3 3 + x5 (En syvende berømt række er binomialrækken, [S] 8.8.) Eksempel

Besvarelse, Eksamen Analyse 1, 2013

Den homogene ligning. Vi betragter den n te ordens, homogene, lineære differentialligning. d n y dt n. an 1 + any = 0 (1.2) dt. + a1 d n 1 y dt n 1

Fordybelsesprojekt Matematik 2, forår 2005 Potensrækker

Noter til Computerstøttet Beregning Taylors formel

x 2 + y 2 dx dy. f(x, y) = ln(x 2 + y 2 ) + 2 1) Angiv en ligning for tangentplanen til fladen z = f(x, y) i punktet

Vejledende besvarelse på august 2009-sættet 2. december 2009

Oversigt Matematik Alfa 1, Januar 2003

Besvarelses forslag til Tag-hjemeksamen Vinteren 02 03

EKSAMENSOPGAVELØSNINGER CALCULUS 2 (2005) AUGUST 2006 AARHUS UNIVERSITET

Nøgleord og begreber Analysens hovedsætning Stamfunktioner Itereret integral Test itereret integral Fubinis sætning Test Fubini Eksempler Test produkt

Mujtaba og Farid Integralregning

MATEMATIK 11 Eksamensopgaver Juni 1995 Juni 2001, 3. fjerdedel

Taylor s approksimationsformler for funktioner af én variabel

EKSAMENSOPGAVELØSNINGER CALCULUS 2 (2005) JANUAR 2006 AARHUS UNIVERSITET.. Beregn den retningsafledede D u f(0, 0).

Nøgleord og begreber Eksistens og entydighed Retningsfelt Eulers metode Hastighedsfelt Stabilitet

Opgave 1 Betragt funktionen. x + y for x > 0, y > 0. 3) Angiv en enhedsvektor u så at den retningsafledede D u f(5, 2) er 0.

MATEMATIK 11 Eksamensopgaver Juni 1995 Juni 2001, 4. fjerdedel

Opgave 1 - løsning 1) De partielle afledede beregnes. Opgave 1 Betragt funktionen. x + y for x > 0, y > 0. f x = y 1 (x + y) 2.

Løsninger til eksamensopgaver på A-niveau 2017

Taylor s approksimationsformler for funktioner af én variabel

Calculus Uge

13 -Integralregning. Hayati Balo, AAMS,Århus. 1. Det ubestemte integrale som betegnes med f (x)dx. 2. Det bestemte integrale som betegnes med b

Taylorudvikling I. 1 Taylorpolynomier. Preben Alsholm 3. november Definition af Taylorpolynomium

ANALYSE 1. Uge 7, 4. juni juni, 2007

Oversigt Matematik Alfa 1, August 2002

Taylor-polynomier. John V Petersen

DesignMat Den komplekse eksponentialfunktion og polynomier

Indhold. Litteratur 11

Tallet π er irrationalt Jens Siegstad

Introduktion til Laplace transformen (Noter skrevet af Nikolaj Hess-Nielsen sidst revideret marts 2013)

π er irrationel Frank Nasser 10. december 2011

Matematisk modellering og numeriske metoder. Lektion 8

Fundamentale begreber fra Analysen. Introduktion. De reelle tal. Carsten Lunde Petersen

Fordybelsesprojekt Analyse 2, forår 2012 Potensrækker

(Prøve)Eksamen i Calculus

Nøgleord og begreber. Definition 15.1 Den lineære 1. ordens differentialligning er

Nøgleord og begreber Eksistens og entydighed Retningsfelt Eulers metode Hastighedsfelt Stabilitet

Eksamen i Calculus. Onsdag den 1. juni Første Studieår ved Det Teknisk-Naturvidenskabelige Fakultet og Det Sundhedsvidenskabelige Fakultet

Oversigt [S] 7.3, 7.4, 7.5, 7.6; [LA] 15, 16, 17

Nøgleord og begreber Separable ligninger 1. ordens lineær ligning August 2002, opgave 7 Rovdyr-Byttedyr system 1. ordens lineært system Opgave

Oversigt [S] 7.2, 7.5, 7.6; [LA] 18, 19

DesignMat Uge 1 Repetition af forårets stof

Numeriske metoder i matlab

DesignMat Lineære differentialligninger I

er en n n-matrix af funktioner

Opgave 1 Lad R betegne kvartcirkelskiven x 2 + y 2 4, x 0, y 0. (Tegn.) Udregn R x2 y da. Løsning y. Opgave 1 - figur. Calculus Uge 50.

(c) Opskriv den reelle Fourierrække for funktionen y(t) fra (b), og afgør dernæst om y(t) er en lige eller ulige funktion eller ingen af delene.

Besvarelser til Calculus Ordinær eksamen - Forår - 6. Juni 2016

ANALYSE 1, 2014, Uge 5

Oversigt [S] 5.2, 5.4, 12.1

Løsninger til eksamensopgaver på B-niveau 2017

Reeksamen i Calculus

Praktiske Maple Ting. - Hvis du skal indsætte kvadratroden, et integrale, lambda, osv. Så skriv eks. Sqrt, int, eller lambda, tryk escape og du kan

10. Differentialregning

Løsninger til eksamensopgaver på A-niveau 2018

Løsninger til eksamensopgaver på A-niveau 2019 ( ) ( )

Oversigt [S] 2.7, 2.9, 11.4

Matematisk modellering og numeriske metoder. Lektion 17

Projekt 2.2 Omvendt funktion og differentiation af omvendt funktion

Differentiation af Trigonometriske Funktioner

ANALYSE 1, 2014, Uge 3

Besvarelser til de to blokke opgaver på Ugeseddel 7

1 monotoni & funktionsanalyse

Komplekse Tal. 20. november UNF Odense. Steen Thorbjørnsen Institut for Matematiske Fag Århus Universitet

Iterativ beregning af Rodapproximationer.

DesignMat Lineære differentialligninger I

Eksamen i Calculus Tirsdag den 3. juni 2014

Løsninger til eksamensopgaver på B-niveau maj 2016: Delprøven UDEN hjælpemidler 4 4

Matematik 1 Semesteruge 5 6 (30. september oktober 2002) side 1. Komplekse tal Arbejdsplan

Ang. skriftlig matematik B på hf

Taylorpolynomier. Preben Alsholm. 17. april Taylorpolynomier. Funktion af ere variable. Preben Alsholm. Taylorpolynomier

Taylors formel. Kapitel Klassiske sætninger i en dimension

Analyse 1, Prøve 4 Besvarelse

DesignMat Uge 8 Integration og elementære funktioner

Eksamensspørgsma l Mat B

Integralregning Infinitesimalregning

DIFFERENTIALLIGNINGER NOTER TIL CALCULUS 2003 AARHUS UNIVERSITET

MM501 forelæsningsslides

Oversigt [S] 7.3, 7.4, 7.5, 7.6; [DL] 1, 2

Opgave 1 - løsning 1) De partielle afledede beregnes. Opgave 1 Betragt funktionen. x + y for x > 0, y > 0. f x = y 1 (x + y) 2.

Uendelige rækker og Taylor-rækker

INFINITESIMALREGNING del 3 Differentialligninger Funktioner af flere variable Differentialligningssystemer x-klasserne Gammel Hellerup Gymnasium

INSTITUT FOR MATEMATIK OG DATALOGI. TIDLIGERE EKSAMENSOPGAVER MM501 Calculus I, MM502 Calculus II Januar 2006 juni 2010

MATEMATIK A-NIVEAU. Kapitel 1

Løsninger til eksamensopgaver på A-niveau 2016

Reeksamen i Calculus Tirsdag den 20. august 2013

matx.dk Differentialregning Dennis Pipenbring

INSTITUT FOR MATEMATIK OG DATALOGI. TIDLIGERE EKSAMENSOPGAVER MM01 Juni 1993 marts 2006

MATEMATIK 3 EN,MP 17. september 2014 Oversigt nr. 1

af koblede differentialligninger (se Apostol Bind II, s 229ff) 3. En n te ordens differentialligning

z j 2. Cauchy s formel er værd at tænke lidt nærmere over. Se på specialtilfældet 1 dz = 2πi z

Undervisningsbeskrivelse

π can never be expressed in numbers. William Jones og John Machins algoritme til beregning af π

Transkript:

Oversigt [S] 8.7, 8.8, 8.9 Nøgleord og begreber Potensrækker og opgaver Binomialformlen Binomialkoefficienter Binomialrækken Taylor polynomier Vurdering af Taylor s restled Eksponentialrækken konvereger mod eksponentialfunktionen Calculus 2-2005 Uge 49.1-1

En potensrække [S] 8.5 Power series Definition En potensrække med centrum i a er et udtryk af form c 0 + c 1 (x a) 1 + c 2 (x a) 2 + c 3 (x a) 3 +... c n erne kaldes rækkens koefficienter. Calculus 2-2005 Uge 49.1-2

En potensrække [S] 8.5 Power series Definition En potensrække med centrum i a er et udtryk af form c 0 + c 1 (x a) 1 + c 2 (x a) 2 + c 3 (x a) 3 +... c n erne kaldes rækkens koefficienter. Skrives også 2 n=0 c n (x a) n Calculus 2-2005 Uge 49.1-2

En potensrække [S] 8.5 Power series Definition En potensrække med centrum i a er et udtryk af form c 0 + c 1 (x a) 1 + c 2 (x a) 2 + c 3 (x a) 3 +... c n erne kaldes rækkens koefficienter. Skrives også 2 n=0 c n (x a) n Bemærk c 0 (x a) 0 = c 0, da (x a) 0 = 1. Calculus 2-2005 Uge 49.1-2

Konvergens [S] 8.5 Power series Definition For en potensrække er konvergensradius (i) R = 0 (ii) R = + (iii) R > 0 Konvergensradius skiller konvergens og divergens. er konvergensintervallet. (a R,a + R) Calculus 2-2005 Uge 49.1-3

Konvergens [S] 8.5 Power series Definition For en potensrække er konvergensradius (i) R = 0 (ii) R = + (iii) R > 0 Konvergensradius skiller konvergens og divergens. er konvergensintervallet. (a R,a + R) a R a a + R x Calculus 2-2005 Uge 49.1-3

Koefficienter [S] 8.7 Taylor and Maclaurin series 5 Sætning Hvis en potensrœkke med centrum i a har konvergensradius R > 0, så har sumfunktionen f(x) = n=0 c n (x a) n koefficienter c n = f(n) (a) n! Calculus 2-2005 Uge 49.1-4

Taylorrække [S] 8.7 Taylor and Maclaurin series Definition En vilkårlig ofte differentiabel funktion f(x) har Taylorrække om a 6 f(x) = n=0 f (n) (a) (x a) n n! og Maclaurinrække, a = 0, 7 f(x) = n=0 f (n) (0) x n n! Calculus 2-2005 Uge 49.1-5

Opgave Calculus 2, januar 2004 Opgave 4 Angiv en potensrække i x, der fremstiller en stamfunktion til Arctan(x) (= tan 1 (x)) i intervallet ( 1, 1). Det er nok at angive så mange led, at mønsteret træder frem. Calculus 2-2005 Uge 49.1-6

Opgave Calculus 2, januar 2004 Opgave 4 Angiv en potensrække i x, der fremstiller en stamfunktion til Arctan(x) (= tan 1 (x)) i intervallet ( 1, 1). Det er nok at angive så mange led, at mønsteret træder frem. Opgave 4 - Løsning Man har ([S] 8.6 Example 7) og Arctan(x) = 1 1 + x 2 dx 1 1 + x 2 = 1 x2 + x 4 x 6 + x 8.... Calculus 2-2005 Uge 49.1-6

Opgave Calculus 2, januar 2004 Opgave 4 - Løsning fortsat Heraf ved ledvis integration (eller: direkte fra [S] 8.7 side 618) Arctan(x) = 1 1 x 1 3 x3 + 1 5 x5 1 7 x7 + 1 9 x9... og fortsat integration giver den søgte stamfunktion Arctan(x) dx = 1 1 2 x2 1 3 4 x4 + 1 5 6 x6 1 7 8 x8 + 1 9 10 x10... ( 1) n+1 = (2n 1)2n x2n. n=1 Calculus 2-2005 Uge 49.1-7

Opgave Calculus 2, august 2004 Opgave 4 Betragt funktionen f(x) = sin( x2 2 ). 1) Angiv nogle af de første led i en potensrække i x, der på hele den reelle akse fremstiller funktionen f(x). (Det er tilstrækkeligt at angive leddene af grad 6.) 2) Beregn tallet f (4) (0) (hvor f (4) betegner den 4. afledede af f). Calculus 2-2005 Uge 49.1-8

Opgave Calculus 2, august 2004 Opgave 4 - Løsning 1) Fra [S] haves Indsæt y = x2 2 sin y = y 1 3! y3 + 1 5! y5... sin( x2 2 ) = x2 2 1 3! (x2 2 )3 + 1 5! (x2 2 )5... Altså sin( x2 2 ) = 1 2 x2 1 48 x6 +... Calculus 2-2005 Uge 49.1-9

Opgave Calculus 2, august 2004 Opgave 4 - Løsning 2) I en potensrække f(x) = a n x n gælder Heraf f (4) (0) = 0. f (n) (0) = n!a n. Calculus 2-2005 Uge 49.1-10

Binomialformler [S] 8.8 The binomial series (a + b) 2 = a 2 + 2 ab + b 2 Calculus 2-2005 Uge 49.1-2

Binomialformler [S] 8.8 The binomial series (a + b) 2 = a 2 + 2 ab + b 2 (a + b) 3 = a 3 + 3 a 2 b + 3 ab 2 + b 3 Calculus 2-2005 Uge 49.1-2

Binomialformler [S] 8.8 The binomial series (a + b) 2 = a 2 + 2 ab + b 2 (a + b) 3 = a 3 + 3 a 2 b + 3 ab 2 + b 3 (a + b) 4 = a 4 + 4 a 3 b + 6 a 2 b 2 + 4 ab 3 + b 4 Calculus 2-2005 Uge 49.1-2

Binomialformler [S] 8.8 The binomial series (a + b) 2 = a 2 + 2 ab + b 2 (a + b) 3 = a 3 + 3 a 2 b + 3 ab 2 + b 3 (a + b) 4 = a 4 + 4 a 3 b + 6 a 2 b 2 + 4 ab 3 + b 4 (a + b) k = k n=0 ( ) k n a k n b n, Calculus 2-2005 Uge 49.1-2

Binomialformler [S] 8.8 The binomial series hvor ( ) k n = k(k 1)(k 2)...(k n + 1) 1 2 3... n (n faktorer i tælleren, nedstigende fra k n faktorer i nævneren, opstigende fra 1). Calculus 2-2005 Uge 49.1-3

Binomialformler [S] 8.8 The binomial series hvor ( ) k n = k(k 1)(k 2)...(k n + 1) 1 2 3... n (n faktorer i tælleren, nedstigende fra k n faktorer i nævneren, opstigende fra 1). ( ) 4 = 4 3 2 1 2 = 12 2 = 6 Calculus 2-2005 Uge 49.1-3

Binomialformler ( ) k n = k(k 1)(k 2)...(k n + 1) 1 2 3... n giver mening selv om k ikke er et positivt helt tal. [S] 8.8 The binomial series Calculus 2-2005 Uge 49.1-4

Binomialformler ( ) k n = k(k 1)(k 2)...(k n + 1) 1 2 3... n [S] 8.8 The binomial series giver mening selv om k ikke er et positivt helt tal. ( ) 1.6 1.6 0.6 ( 0.4) = = 0.384 = 0.064 3 1 2 3 6 Calculus 2-2005 Uge 49.1-4

Binomialformler ( ) k n = k(k 1)(k 2)...(k n + 1) 1 2 3... n [S] 8.8 The binomial series giver mening selv om k ikke er et positivt helt tal. ( ) 1.6 1.6 0.6 ( 0.4) = = 0.384 = 0.064 3 1 2 3 6 Hvis k er et positivt helt tal, så ( ) k = 1 og 0 ( ) k k = 1 Calculus 2-2005 Uge 49.1-4

Binomialformler [S] 8.8 The binomial series Hvis k er positivt helt tal, så ( ) ( ) k k (a + b) k =a k + ka k 1 b + a k 2 b 2 + a k 3 b 3 +... 2 3 ( ) k... + a 2 b k 2 + kab k 1 + b k k 2 Calculus 2-2005 Uge 49.1-5

Binomialformler [S] 8.8 The binomial series Hvis k er positivt helt tal, så ( ) ( ) k k (a + b) k =a k + ka k 1 b + a k 2 b 2 + a k 3 b 3 +... 2 3 ( ) k... + a 2 b k 2 + kab k 1 + b k k 2 Specielt (sæt a = 1 og b = x) ( ) k (1 + x) k = 1 + k x + x 2 + 2 ( ) k x 3 +... + x k 3 Calculus 2-2005 Uge 49.1-5

Maclaurin række for f(x) = (1 + x) k [S] 8.8 The binomial series For vilkårlig k f(x) = (1 + x) k f (x) = k(1 + x) k 1 f (x) = k(k 1)(1 + x) k 2 f (x) = k(k 1)(k 2)(1 + x) k 3 Calculus 2-2005 Uge 49.1-6

Maclaurin række for f(x) = (1 + x) k [S] 8.8 The binomial series For vilkårlig k f(x) = (1 + x) k f (x) = k(1 + x) k 1 f (x) = k(k 1)(1 + x) k 2 f (x) = k(k 1)(k 2)(1 + x) k 3 f(0) = 1 f (0) = k f (0) = k(k 1) f (0) = k(k 1)(k 2) Calculus 2-2005 Uge 49.1-6

Maclaurinrække for f(x) = (1 + x) k [S] 8.8 The binomial series f (n) (x) = k(k 1)(k 2)...(k n + 1)(1 + x) k n f (n) (0) = k(k 1)(k 2)...(k n + 1) Calculus 2-2005 Uge 49.1-7

Maclaurinrække for f(x) = (1 + x) k [S] 8.8 The binomial series f (n) (x) = k(k 1)(k 2)...(k n + 1)(1 + x) k n f (n) (0) = k(k 1)(k 2)...(k n + 1) Koefficienter i Maclaurin rækken: c n = f(n) (0) n! = k(k 1)(k 2)...(k n + 1) n! = ( ) k n Calculus 2-2005 Uge 49.1-7

Maclaurinrække for f(x) = (1 + x) k [S] 8.8 The binomial series f (n) (x) = k(k 1)(k 2)...(k n + 1)(1 + x) k n f (n) (0) = k(k 1)(k 2)...(k n + 1) Koefficienter i Maclaurin rækken: c n = f(n) (0) n! = k(k 1)(k 2)...(k n + 1) n! = ( ) k n Maclaurinrække for (1 + x) k kaldes binomialrækken, [S] 8.8. Calculus 2-2005 Uge 49.1-7

Binomialrækken [S] 8.8 The binomial series Maclaurin rækken for (1 + x) k = binomialrækken hørende til tallet k ser altså sådan ud: ( ) ( ) k k 1 + kx + x 2 + x 3 +... 2 3 Calculus 2-2005 Uge 49.1-8

Binomialrækken [S] 8.8 The binomial series Maclaurin rækken for (1 + x) k = binomialrækken hørende til tallet k ser altså sådan ud: ( ) ( ) k k 1 + kx + x 2 + x 3 +... 2 3 Ex. 1: Maclaurin række for 1 = (1 + x) 2 (1 + x) 2 Calculus 2-2005 Uge 49.1-8

Binomialrækken [S] 8.8 The binomial series Maclaurin rækken for (1 + x) k = binomialrækken hørende til tallet k ser altså sådan ud: ( ) ( ) k k 1 + kx + x 2 + x 3 +... 2 3 Ex. 1: Maclaurin række for 1 = (1 + x) 2 (1 + x) 2 ikke at forveksle med (jvf. Ex. 1 i [S] 6.6.) 1 1 + x 2 = 1 x2 + x 4 x 6 +... Calculus 2-2005 Uge 49.1-8

Binomialrækken [S] 8.8 The binomial series Maclaurin række for 1 = (1 + x) 2 (1 + x) 2 Binomialrække med k = 2. (Konvergensradius 1) ( ) ( ) 2 2 = 1, = 2, 0 1 ( ) 2 2 ( ) 2 3 = ( 2)( 3) 2! = ( 2)( 3)( 4) 3! = 3 = 4 Calculus 2-2005 Uge 49.1-9

Binomialrækken [S] 8.8 The binomial series altså begynder rækken: 1 2x + 3x 2 4x 3 +... Calculus 2-2005 Uge 49.1-10

Binomialrækken [S] 8.8 The binomial series altså begynder rækken: 1 2x + 3x 2 4x 3 +... F.eks. (med x = 0.1) (1.1) 2 = 1 0.2 + 0.03 0.004 +... Calculus 2-2005 Uge 49.1-10

Taylor-polynomier (centrum a) [S] 8.8 The binomial series f(a) + f (a) (x a) }{{ 1! } T 1 (x) + f (a) 2! (x a) 2 }{{} T 2 (x) + f (a) 3! (x a) 3 } {{ } T 3 (x) +... Calculus 2-2005 Uge 49.1-11

Taylor-polynomier (centrum a) [S] 8.8 The binomial series f(a) + f (a) (x a) }{{ 1! } T 1 (x) + f (a) 2! (x a) 2 }{{} T 2 (x) + f (a) 3! (x a) 3 } {{ } T 3 (x) T 1 (x) er den lineære approximation til f i a; +... Calculus 2-2005 Uge 49.1-11

Taylor-polynomier (centrum a) [S] 8.8 The binomial series f(a) + f (a) (x a) }{{ 1! } T 1 (x) + f (a) 2! (x a) 2 }{{} T 2 (x) + f (a) 3! (x a) 3 } {{ } T 3 (x) T 1 (x) er den lineære approximation til f i a; T 2 (x) kaldes det approximerende 2.grads polynomium, eller Taylor-polynomiet af grad 2 for f i a. +... Calculus 2-2005 Uge 49.1-11

Taylor-polynomier [S] 8.8 The binomial series T 1 (x) = f(a) + f (a) 1! (x a) Calculus 2-2005 Uge 49.1-12

Taylor-polynomier [S] 8.8 The binomial series T 1 (x) = f(a) + f (a) 1! T 2 (x) = f(a) + f (a) 1! (x a) (x a) + f (a) (x a) 2 2! Calculus 2-2005 Uge 49.1-12

Taylor-polynomier [S] 8.8 The binomial series T 1 (x) = f(a) + f (a) 1! T 2 (x) = f(a) + f (a) 1! T 3 (x) = f(a) + f (a) 1! (x a) (x a) + f (a) (x a) 2 2! (x a) + f (a) (x a) 2 + f (a) (x a) 3 2! 3! Calculus 2-2005 Uge 49.1-12

Kubikrod [S] 8.9 Applications of Taylor polynomials Eksempel 1 Approximer f(x) = 3 x = x 1 3 i omegnen af a = 8 med et 2.grads polynomium. Calculus 2-2005 Uge 49.1-13

Kubikrod [S] 8.9 Applications of Taylor polynomials Eksempel 1 Approximer f(x) = 3 x = x 1 3 i omegnen af a = 8 med et 2.grads polynomium. f(x) = x 1 3 ;f(8) = 8 1 3 = 2 Calculus 2-2005 Uge 49.1-13

Kubikrod [S] 8.9 Applications of Taylor polynomials Eksempel 1 Approximer f(x) = 3 x = x 1 3 i omegnen af a = 8 med et 2.grads polynomium. f(x) = x 1 3 ;f(8) = 8 1 3 = 2 f (x) = 1 3 x 2 3 ;f (8) = 1 12 Calculus 2-2005 Uge 49.1-13

Kubikrod [S] 8.9 Applications of Taylor polynomials Eksempel 1 Approximer f(x) = 3 x = x 1 3 i omegnen af a = 8 med et 2.grads polynomium. f(x) = x 1 3 ;f(8) = 8 1 3 = 2 f (x) = 1 3 x 2 3 ;f (8) = 1 12 f (x) = 2 9 x 5 3 ;f (8) = 1 144 Calculus 2-2005 Uge 49.1-13

Kubikrod [S] 8.9 Applications of Taylor polynomials Eksempel 1 - fortsat T 2 (x) = f(8) + f (8) (x 8) + f (8) (x 8) 2 1! 2! Calculus 2-2005 Uge 49.1-14

Kubikrod [S] 8.9 Applications of Taylor polynomials Eksempel 1 - fortsat T 2 (x) = f(8) + f (8) (x 8) + f (8) (x 8) 2 1! 2! = 2 + 1/12 1! (x 8) + 1/144 (x 8) 2 2! Calculus 2-2005 Uge 49.1-14

Kubikrod [S] 8.9 Applications of Taylor polynomials Eksempel 1 - fortsat T 2 (x) = f(8) + f (8) (x 8) + f (8) (x 8) 2 1! 2! = 2 + 1/12 1! (x 8) + 1/144 (x 8) 2 2! = 2 + 1 1 (x 8) (x 8)2 12 288 Calculus 2-2005 Uge 49.1-14

Restled [S] 8.7 Taylor and Maclaurin series Hvor god en approximation til f(x) er Taylor polynomiet T n (x)? Specielt: hvor god er den lineære approximation T 1 (x)? Hvor stor er fejlen (restleddet) R n (x) := f(x) T n (x)? Calculus 2-2005 Uge 49.1-15

Restled [S] 8.7 Taylor and Maclaurin series Hvor god en approximation til f(x) er Taylor polynomiet T n (x)? Specielt: hvor god er den lineære approximation T 1 (x)? Hvor stor er fejlen (restleddet) R n (x) := f(x) T n (x)? Hvis f (k) (a) f(x) = (x a) k k! så er R n (x) = k=0 k=n+1 f (k) (a) k! (x a) k Calculus 2-2005 Uge 49.1-15

Restled [S] 8.7 Taylor and Maclaurin series Hvor god en approximation til f(x) er Taylor polynomiet T n (x)? Specielt: hvor god er den lineære approximation T 1 (x)? Hvor stor er fejlen (restleddet) R n (x) := f(x) T n (x)? Hvis f (k) (a) f(x) = (x a) k k! så er R n (x) = k=0 k=n+1 f (k) (a) k! (x a) k - men det siger ikke noget om hvor stor den er Calculus 2-2005 Uge 49.1-15

Taylor s restled [S] 8.7 Taylor and Maclaurin series 9 Sætning Hvis f (n+1) (x) M for alle x med x a d, så for alle med x a d. R n (x) M (x a) n+1 (n + 1)! Calculus 2-2005 Uge 49.1-16

Taylor s restled [S] 8.7 Taylor and Maclaurin series 9 Sætning Hvis f (n+1) (x) M for alle x med x a d, så for alle med x a d. R n (x) M (x a) n+1 (n + 1)! Sammenlign udtrykket i vurderingen med det næste led i Taylor-rækken, som jo er f (n+1) (a) (n + 1)! (x a)n+1 Calculus 2-2005 Uge 49.1-16

Hvor god er den lineære approximation? [S] 8.7 Taylor and Mac... f(x) T 1 (x) M 2! x a 2 hvor f (x) M for all x i det berørte interval om a. Calculus 2-2005 Uge 49.1-17

Hvor god er den lineære approximation? [S] 8.7 Taylor and Mac... f(x) T 1 (x) M 2! x a 2 hvor f (x) M for all x i det berørte interval om a. Eksempel. Lad f(x) = sin x. Da f(0) = 0 og f (0) = cos(0) = 1, er den lineære approximation til sin i a = 0 givet ved T 1 (x) = 0 + 1 x = x Calculus 2-2005 Uge 49.1-17

Hvor god er den lineære approximation? [S] 8.7 Taylor and Mac... f(x) T 1 (x) M 2! x a 2 hvor f (x) M for all x i det berørte interval om a. Eksempel. Lad f(x) = sin x. Da f(0) = 0 og f (0) = cos(0) = 1, er den lineære approximation til sin i a = 0 givet ved T 1 (x) = 0 + 1 x = x Da f (x) = sin(x) er numerisk 1 for alle x, har vi for alle x fejlvurderingen R 1 (x) 1 2! x2 Calculus 2-2005 Uge 49.1-17

Taylors restled som itereret integral [S] 8.7 Taylor and Mac... Hovedsætning i Calculus: F(x) = F(a) + x a F (s) ds; Calculus 2-2005 Uge 49.1-18

Taylors restled som itereret integral [S] 8.7 Taylor and Mac... Hovedsætning i Calculus: F(x) = F(a) + anvend på F = f f(x) = f(a) + x a x a F (s) ds; f (s) ds Calculus 2-2005 Uge 49.1-18

Taylors restled som itereret integral [S] 8.7 Taylor and Mac... Hovedsætning i Calculus: F(x) = F(a) + anvend på F = f f(x) = f(a) + x a x a F (s) ds; f (s) ds anvend på F = f inden under integraltegnet: = f(a) + x a (f (a) + s a f (t) dt) ds Calculus 2-2005 Uge 49.1-18

Taylors restled [S] 8.7 Taylor and Maclaurin series = f(a) + x a (f (a) + s a f (t) dt) ds Calculus 2-2005 Uge 49.1-19

Taylors restled [S] 8.7 Taylor and Maclaurin series = f(a) + x a (f (a) + s a f (t) dt) ds = f(a) + (x a)f (a) + x a s a f (t) dt ds. Calculus 2-2005 Uge 49.1-19

Taylors restled [S] 8.7 Taylor and Maclaurin series f(x) = f(a) + (x a)f (a) + x a s a f (t) dt ds. Calculus 2-2005 Uge 49.1-20

Taylors restled [S] 8.7 Taylor and Maclaurin series f(x) = f(a) + (x a)f (a) + x a s a f (t) dt ds. De to første led er Taylor-polynomiet T 1 (x) for f, og det sidste led er derfor en formel for restleddet R 1 (x). Calculus 2-2005 Uge 49.1-20

Taylors restled [S] 8.7 Taylor and Maclaurin series f(x) = f(a) + (x a)f (a) + x a s a f (t) dt ds. De to første led er Taylor-polynomiet T 1 (x) for f, og det sidste led er derfor en formel for restleddet R 1 (x). t a a x s Calculus 2-2005 Uge 49.1-20

Taylors restled [S] 8.7 Taylor and Maclaurin series Vi kan genkende dette itererede integral som et udtryk for (plus/minus) dobbeltintegralet af f (t) over trekanten D i (s, t)-planen, afgrænset af t = a (vandret linie), s = x (lodret linie) og linien s = t Calculus 2-2005 Uge 49.1-21

Taylors restled [S] 8.7 Taylor and Maclaurin series Vi kan genkende dette itererede integral som et udtryk for (plus/minus) dobbeltintegralet af f (t) over trekanten D i (s, t)-planen, afgrænset af t = a (vandret linie), s = x (lodret linie) og linien s = t Trekanten D har areal 1 (x 2! a)2. Da f (t) M for alle punkter i D, er 1 2! (x a)2 M = M (x a)2 2! D Calculus 2-2005 Uge 49.1-21

Eksponentialrækken konvergerer mod eksponentialfunktionen [S] 8.7 Taylor Eksempel 2 T n (x) = 1 + x 1! + x2 2! +... + xn n! er afsnits-summen i eksponentialrækken. Calculus 2-2005 Uge 49.1-22

Eksponentialrækken konvergerer mod eksponentialfunktionen [S] 8.7 Taylor Eksempel 2 T n (x) = 1 + x 1! + x2 2! +... + xn n! er afsnits-summen i eksponentialrækken. For hvilke x gælder T n (x) e x for n? Calculus 2-2005 Uge 49.1-22

Eksponentialrækken konvergerer mod eksponentialfunktionen [S] 8.7 Taylor Eksempel 2 T n (x) = 1 + x 1! + x2 2! +... + xn n! er afsnits-summen i eksponentialrækken. For hvilke x gælder T n (x) e x for n? For hvilke x gælder R n (x) 0 for n? Calculus 2-2005 Uge 49.1-22

Eksponentialrækken konvergerer mod eksponentialfunktionen [S] 8.7 Taylor Eksempel 2 T n (x) = 1 + x 1! + x2 2! +... + xn n! er afsnits-summen i eksponentialrækken. For hvilke x gælder T n (x) e x for n? For hvilke x gælder R n (x) 0 for n? For alle x! THI: Calculus 2-2005 Uge 49.1-22

Eksponentialrækken [S] 8.7 Taylor and Maclaurin series tag et d x. I intervallet [ d, d] er f (n+1) (x) = e x e d Calculus 2-2005 Uge 49.1-23

Eksponentialrækken [S] 8.7 Taylor and Maclaurin series tag et d x. I intervallet [ d, d] er så restledsvurderingen giver f (n+1) (x) = e x e d R n (x) e d (n + 1)! x n+1 for x d. Calculus 2-2005 Uge 49.1-23

Eksponentialrækken [S] 8.7 Taylor and Maclaurin series tag et d x. I intervallet [ d, d] er så restledsvurderingen giver f (n+1) (x) = e x e d R n (x) e d (n + 1)! x n+1 for x d. Men x n+1 (n+1)! 0 for n. Calculus 2-2005 Uge 49.1-23

Eksponentialrækken [S] 8.7 Taylor and Maclaurin series tag et d x. I intervallet [ d, d] er så restledsvurderingen giver f (n+1) (x) = e x e d R n (x) e d (n + 1)! x n+1 for x d. Men x n+1 0 for n. (n+1)! Altså R n (x) 0 for n Calculus 2-2005 Uge 49.1-23

Eksponentialrækken [S] 8.7 Taylor and Maclaurin series tag et d x. I intervallet [ d, d] er så restledsvurderingen giver f (n+1) (x) = e x e d R n (x) e d (n + 1)! x n+1 for x d. Men x n+1 0 for n. (n+1)! Altså R n (x) 0 for n Altså T n (x) f(x) = e x for n. Calculus 2-2005 Uge 49.1-23