∑泰勒展开计算器 - 在线求泰勒级数与麦克劳林级数(带误差与图像)
泰勒展开把一个函数在某点附近写成多项式:f(x) ≈ f(a) + f′(a)(x−a) + f″(a)/2!·(x−a)² + …。输入函数和展开点,工具会给出 n 阶泰勒多项式、每一项的系数(尽量化成 1/6、−1/5040 这样的分数)、在指定点的真实误差,并把函数和不同阶数的多项式画在一起,直观看到阶数越高贴合的范围越大。展开点取 0 就是麦克劳林级数。
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如何使用泰勒展开
- 1输入函数 f(x),如 sin(x)、e^x、ln(1+x)、1/(1-x)
- 2填写展开点 a(可写 pi/4 这类表达式)并拖动选择阶数 n
- 3查看泰勒多项式、系数表与收敛半径估计
- 4填一个检验点 x 看误差,在图上勾选要对比的阶数,或在函数图像中打开
常见问题
- 泰勒展开和麦克劳林展开有什么区别?
- 麦克劳林级数就是展开点 a = 0 时的泰勒级数。比如 e^x = 1 + x + x²/2! + x³/3! + …,sin x = x − x³/3! + x⁵/5! − …。在工具里把展开点填 0 即可。
- 系数是怎么算出来的,准确吗?
- 工具把 x 写成 a + t,对表达式的每一步(加减乘除、乘方、三角、指数、对数)都按幂级数递推,这就是前向自动微分。各阶导数由精确公式得到,只有浮点舍入误差,不会像差分法那样阶数一高就失真。
- 为什么阶数越高,远处的误差反而越大?
- 泰勒级数只在收敛半径以内收敛。比如 1/(1−x) 和 ln(1+x) 在 0 处展开的收敛半径是 1,在 x = 1.5 处加再多项也不会收敛,误差会越来越大。工具会估计收敛半径,并在检验点超出范围时提示。
- 哪些函数不能展开?
- 在展开点没有定义或不可导的函数不行,例如 ln x 和 √x 在 0 处、|x| 在 0 处、tan x 在 π/2 处。这时换一个展开点即可,比如 ln x 在 a = 1 处展开。