calculus

Serie di Taylor

Una serie di Taylor approssima una funzione regolare come un polinomio infinito costruito a partire dalle sue derivate in un singolo punto. Troncarla fornisce approssimazioni polinomiali.

La serie di Taylor di una funzione ff attorno a un punto aa è

f(x)=∑n=0∞f(n)(a)n!(x−a)n=f(a)+f′(a)(x−a)+f′′(a)2!(x−a)2+⋯f(x) = \sum_{n=0}^\infty \frac{f^{(n)}(a)}{n!}(x - a)^n = f(a) + f'(a)(x-a) + \frac{f''(a)}{2!}(x-a)^2 + \cdots

Quando a=0a = 0 la serie è chiamata serie di Maclaurin.

Sviluppi famosi:

  • ex=∑xnn!e^x = \sum \frac{x^n}{n!}
  • sin⁡x=∑(−1)nx2n+1(2n+1)!\sin x = \sum \frac{(-1)^n x^{2n+1}}{(2n+1)!}
  • cos⁡x=∑(−1)nx2n(2n)!\cos x = \sum \frac{(-1)^n x^{2n}}{(2n)!}
  • 11−x=∑xn\frac{1}{1-x} = \sum x^n (per ∣x∣<1|x| < 1).

Troncare la serie al grado nn fornisce un'approssimazione polinomiale. È così che le calcolatrici calcolano internamente le funzioni trigonometriche ed esponenziali, ed è così che la fisica approssima il comportamento ad "angolo piccolo" o a "bassa velocità". La serie di Taylor esiste ovunque la funzione sia infinitamente derivabile e il termine di resto tenda a zero.

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