Eine Taylor-Reihe ist eine numerische Methode zur Darstellung einer bestimmten Funktion. Diese Methode findet in vielen technischen Bereichen Anwendung. In einigen Fällen, z. B. bei der Wärmeübertragung, führt die Differentialanalyse zu einer Gleichung, die der Form einer Taylor-Reihe entspricht. Eine Taylor-Reihe kann auch ein Integral darstellen, wenn das Integral dieser Funktion analytisch nicht existiert. Bei diesen Darstellungen handelt es sich nicht um exakte Werte. Wenn Sie jedoch mehr Terme in der Reihe berechnen, wird die Approximation genauer.
Wählen Sie ein Zentrum für die Taylor-Serie. Diese Zahl ist willkürlich, aber es ist eine gute Idee, ein Zentrum zu wählen, bei dem die Funktion symmetrisch ist oder bei dem der Wert für das Zentrum die Mathematik des Problems vereinfacht. Wenn Sie die Taylorreihendarstellung von f (x) = sin (x) berechnen, ist a = 0 ein gutes zu verwendendes Zentrum.
Bestimmen Sie die Anzahl der Begriffe, die Sie berechnen möchten. Je mehr Begriffe Sie verwenden, desto genauer ist Ihre Darstellung. Da es sich bei einer Taylor-Reihe jedoch um eine unendliche Reihe handelt, ist es unmöglich, alle möglichen Begriffe einzuschließen. Das sin (x) -Beispiel verwendet sechs Terme.
Berechnen Sie die Ableitungen, die Sie für die Serie benötigen. In diesem Beispiel müssen Sie alle Ableitungen bis zur sechsten Ableitung berechnen. Da die Taylor-Reihe bei "n = 0" beginnt, müssen Sie die "0-te" Ableitung einschließen, bei der es sich nur um die ursprüngliche Funktion handelt. 0. Ableitung = sin (x) 1. = cos (x) 2. = -sin (x) 3. = -cos (x) 4. = sin (x) 5. = cos (x) 6. = -sin (x)
Berechnen Sie den Wert für jede Ableitung in der von Ihnen gewählten Mitte. Diese Werte sind die Zähler für die ersten sechs Terme der Taylor-Reihe. sin (0) = 0 cos (0) = 1 - sin (0) = 0 - cos (0) = -1 sin (0) = 0 cos (0) = 1 - sin (0) = 0
Verwenden Sie die Ableitungsberechnungen und die Mitte, um die Taylorreihenausdrücke zu bestimmen. 1. Amtszeit; n = 0; (0/0!) (X - 0) ^ 0 = 0/1 2. Glied; n = 1; (1/1!) (X - 0) ^ 1 = x / 1! 3. Amtszeit; n = 2; (0/2!) (X - 0) ^ 2 = 0/2! 4. Amtszeit; n = 3; (-1/3!) (X - 0) ^ 3 = -x ^ 3/3! 5. Amtszeit; n = 4; (0/4!) (X - 0) ^ 4 = 0/4! 6. Amtszeit; n = 5; (1/5!) (X - 0) ^ 5 = x ^ 5/5! Taylorreihe für sin (x): sin (x) = 0 + x / 1! + 0 - (x ^ 3) / 3! + 0 + (x ^ 5) / 5! + ...
Löschen Sie die Nullterme in der Reihe und vereinfachen Sie den Ausdruck algebraisch, um die vereinfachte Darstellung der Funktion zu bestimmen. Dies wird eine völlig andere Reihe sein, so dass die Werte für "n", die zuvor verwendet wurden, nicht mehr gelten. sin (x) = 0 + x / 1! + 0 - (x ^ 3) / 3! + 0 + (x ^ 5) / 5! + ... sin (x) = x / 1! - (x ^ 3) / 3! + (x ^ 5) / 5! - ... Da die Vorzeichen zwischen positiv und negativ wechseln, muss die erste Komponente der vereinfachten Gleichung (-1) ^ n sein, da die Reihe keine geraden Zahlen enthält. Der Term (-1) ^ n ergibt ein negatives Vorzeichen, wenn n ungerade ist, und ein positives Vorzeichen, wenn n gerade ist. Die serielle Darstellung von ungeraden Zahlen ist (2n + 1). Wenn n = 0 ist, ist dieser Term gleich 1; Wenn n = 1 ist, ist dieser Term gleich 3 und so weiter bis unendlich. Verwenden Sie in diesem Beispiel diese Darstellung für die Exponenten von x und die Fakultäten im Nenner
Verwenden Sie die Darstellung der Funktion anstelle der ursprünglichen Funktion. Für fortgeschrittenere und schwierigere Gleichungen kann eine Taylor-Reihe eine unlösbare Gleichung lösbar machen oder zumindest eine vernünftige numerische Lösung ergeben.