泰勒展开式是一种将函数表示为无穷级数的方法,它利用了函数在某一点的导数值来逼近函数本身。对于实数或复数域内的函数`f(x)`,其在点`a`的泰勒展开式定义为:
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f(x) = f(a) + f'(a)(x-a) + f''(a)(x-a)^2/2! + f'''(a)(x-a)^3/3! + ... + f^n(a)(x-a)^n/n! + ...
```
其中`f^n(a)`表示函数`f`在点`a`的`n`阶导数,`n!`是`n`的阶乘。
泰勒级数在许多数学领域都有应用,包括微积分、复分析、数值分析和物理学等。
例如,自然对数函数`ln(1+x)`在`x=0`处的泰勒展开式为:
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ln(1+x) = x - x^2/2 + x^3/3 - ... + (-1)^(k-1)x^k/k + ...,x∈(-1,1)
```
正弦函数`sin x`在`x=0`处的泰勒展开式为:
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sin x = x - x^3/3! + x^5/5! - ... + (-1)^(k-1)x^(2k-1)/(2k-1)! + ...,x∈R
```
余弦函数`cos x`在`x=0`处的泰勒展开式为:
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cos x = 1 - x^2/2! + x^4/4! - ... + (-1)^kx^(2k)/(2k)! + ...,x∈R
```
这些展开式在解决初等数学问题时非常有用,尤其是在需要近似计算函数值时。