用泰勒公式轻松搞定极限问题,让你秒变计算小能手!

我们正在探索函数的领域时,不免会碰到非常复杂的函数表达式。在这个时候,我们就可以借助于泰勒公式来对它们进行展开。将复杂的函数转换为多项式形式,使得我们更容易研究其性质和进行计算。

以下是我们所称的带有皮亚诺余项的n阶泰勒公式的形式:

此公式对于函数展开的表述是十分重要的工具。

下面,我们开始对这一公式进行证明:

在开始之前,我们先引入两个重要的引理。

引理一:如果函数在某点附近存在n阶导数,那么可以确定,其函数值与一个多项式函数的值之间存在高阶无穷小的关系。

证明:我们想要证明某多项式是原函数的高阶无穷小,只需证明当某变量趋近于某一值时,这两者的比值趋近于零即可。通过极限的推导和洛必达法则的应用,我们可以逐步推导出证明。

引理二:如果有两个函数满足一定的条件,那么这两个函数之间存在一定的关系。

证明:我们设定两个特定的函数,其中一个函数满足引理一的条件。通过将这个函数代入引理一中的结论,我们可以推导出引理二的证明。

接下来,我们利用这两个引理来证明泰勒公式的正确性。

设待展开的函数为某一具体形式。我们考虑一个多项式,希望它与待展开的函数满足引理二中的关系。通过对待展开函数求导并调整多项式的各项系数,我们可以使这个多项式与原函数在特定条件下满足引理二的要求。

这样,我们得到了一个等式。通过这个等式,我们可以得出一些结论,使得待展开的函数与这个多项式在特定情况下满足泰勒公式的形式。这就证明了对于这个函数,其n阶泰勒公式是成立的,并带有皮亚诺余项。