在数学领域中,泰勒展开是一种非常重要的工具,它能够将复杂的函数转化为简单的多项式形式,从而方便我们进行计算和分析。这种展开方法广泛应用于微积分、物理学、工程学等多个领域。接下来,我们将介绍十个常用的泰勒展开公式。
1. 指数函数
\( e^x = 1 + x + \frac{x^2}{2!} + \frac{x^3}{3!} + \cdots \)
2. 正弦函数
\( \sin(x) = x - \frac{x^3}{3!} + \frac{x^5}{5!} - \frac{x^7}{7!} + \cdots \)
3. 余弦函数
\( \cos(x) = 1 - \frac{x^2}{2!} + \frac{x^4}{4!} - \frac{x^6}{6!} + \cdots \)
4. 自然对数
\( \ln(1+x) = x - \frac{x^2}{2} + \frac{x^3}{3} - \frac{x^4}{4} + \cdots \) (当 \(|x| < 1\))
5. 平方根函数
\( \sqrt{1+x} = 1 + \frac{x}{2} - \frac{x^2}{8} + \frac{x^3}{16} - \cdots \) (当 \(|x| < 1\))
6. 倒数函数
\( \frac{1}{1-x} = 1 + x + x^2 + x^3 + \cdots \) (当 \(|x| < 1\))
7. 反三角函数(反正切)
\( \arctan(x) = x - \frac{x^3}{3} + \frac{x^5}{5} - \frac{x^7}{7} + \cdots \) (当 \(|x| \leq 1\))
8. 双曲正弦函数
\( \sinh(x) = x + \frac{x^3}{3!} + \frac{x^5}{5!} + \frac{x^7}{7!} + \cdots \)
9. 双曲余弦函数
\( \cosh(x) = 1 + \frac{x^2}{2!} + \frac{x^4}{4!} + \frac{x^6}{6!} + \cdots \)
10. 对数函数的另一种形式
\( \ln\left(\frac{1+x}{1-x}\right) = 2\left(x + \frac{x^3}{3} + \frac{x^5}{5} + \cdots\right) \) (当 \(|x| < 1\))
这些公式不仅帮助我们理解函数的局部行为,还能用于数值计算和理论推导。掌握这些泰勒展开公式,对于解决实际问题具有重要意义。