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
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?
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|
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。
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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。
疑问2:级数展开是不需要求收敛半径的啊,收敛半径是用来判断级数敛散性的,不是用来Taylor展开的,这个自己好好翻翻《数学分析》(数学类专业)或者《高等数学》(非数学类专业)。这两样不沾边的。
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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. 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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To “电灯剑客”:
关于1,我的理解可能确实肤浅了。你的意思是不是说因为f(x)在x0的一个邻域内可以展成Taylor级数,收敛半径R>0, 所以可以在Taylor级数里把实变量x换成复变量z, 收敛半径仍为R. 利用此级数在B(x0,R)的收敛性,把f从实变量函数延拓为复变量函数,然后利用复变里解析函数的性质做?
关于2, 抱歉我不赞同你的观点。我想LZ的问题应该是“Taylor级数是否可能在某些点收敛,但不收敛到f(x)本身”吧~你的解答只是说Taylor级数在收敛半径内部收敛(这是显然的),但并不一定处处收敛到f本身啊~~
关于我举的g(x)=exp(-1/x²), g(0)=0的例子(在0点展开),我认为是能说明问题的。它在0点的函数值各阶导数值都为0, 即:Taylor级数各项系数都为0. 一个各项系数为0的幂级数(其实就是0函数)收敛半径当然是+∞, 怎么会是0呢?
至于在0点,Taylor级数肯定是收敛到函数本身的,因为是在0点展开的嘛……但是在x=0外, g(x)的Taylor级数都收敛(为0), 却并不收敛到g(x)本身,这正是LZ需要的一个反例。
P.S. 以前看过你的很多回答,非常佩服。在高等数学领域,我觉得你是我在百度知道见过的最有学识的人~~
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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
形如∑a
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形如∑a
2011-9-23 2:42:47
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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。