ติดตรงนี้? แก้มันด้วย AI
calculus

อธิบายอนุกรมเทย์เลอร์: การประมาณฟังก์ชันใด ๆ ด้วยพหุนาม

อนุกรมเทย์เลอร์และแมคลอรินเปลี่ยนฟังก์ชันที่ซับซ้อนให้กลายเป็นพหุนามได้อย่างไร — สูตร การกระจายแบบคลาสสิกของ e^x, sin x, cos x และวิธีคำนวณ
AI-Math Editorial Team

By AI-Math Editorial Team

Published 2026-05-01

ถ้าอนุพันธ์จับความชันของฟังก์ชัน ณ จุดหนึ่ง อนุกรมเทย์เลอร์จะจับทั้งฟังก์ชัน ณ จุดนั้น — โดยซ้อนอนุพันธ์จำนวนอนันต์เข้าด้วยกัน มันคือสะพานเชื่อมระหว่างแคลคูลัสกับการคำนวณเชิงตัวเลข: ทุกครั้งที่เครื่องคิดเลขของคุณคำนวณ sin⁡(0.4)\sin(0.4) มันกำลังบวกอนุกรมเทย์เลอร์อยู่เบื้องหลัง

สูตรอนุกรมเทย์เลอร์

อนุกรมเทย์เลอร์ของฟังก์ชัน ff ที่มีจุดศูนย์กลางที่ x=ax = a คือ:

f(x)=∑n=0∞f(n)(a)n!(x−a)nf(x) = \sum_{n=0}^{\infty} \frac{f^{(n)}(a)}{n!} (x - a)^n

นั่นคือ: หาค่า ff, f′f', f′′f'', f′′′f''', … ที่จุด aa จากนั้นสร้างพหุนามที่มีพจน์ที่ nn เท่ากับ f(n)(a)n!(x−a)n\frac{f^{(n)}(a)}{n!}(x-a)^n

เมื่อ a=0a = 0 อนุกรมนี้เรียกว่า อนุกรมแมคลอริน — กรณีที่พบบ่อยที่สุด

ทำไมมันถึงใช้ได้?

รอบ ๆ จุด aa ฟังก์ชันจะดูเหมือนเส้นสัมผัสของมัน (พจน์ n=1n=1) จากนั้นเหมือนพาราโบลาที่รวมความโค้งเข้าไป (n=2n=2) แล้วเป็นฟังก์ชันกำลังสาม และต่อ ๆ ไป อนุพันธ์ที่สูงขึ้นแต่ละอันจะจับข้อมูลรูปร่างที่ละเอียดยิ่งขึ้น บวกกันไปจำนวนอนันต์พจน์ แล้ว (สำหรับฟังก์ชันที่ "ดี") คุณจะได้ ff คืนมาอย่างแม่นยำ

การกระจายแมคลอรินคลาสสิกสามแบบ

จำสามแบบนี้ให้ขึ้นใจ — มันโผล่มาตลอดเวลา:

ex=∑n=0∞xnn!=1+x+x22!+x33!+…e^x = \sum_{n=0}^{\infty} \frac{x^n}{n!} = 1 + x + \frac{x^2}{2!} + \frac{x^3}{3!} + \dots

sin⁡x=∑n=0∞(−1)nx2n+1(2n+1)!=x−x33!+x55!−…\sin x = \sum_{n=0}^{\infty} \frac{(-1)^n x^{2n+1}}{(2n+1)!} = x - \frac{x^3}{3!} + \frac{x^5}{5!} - \dots

cos⁡x=∑n=0∞(−1)nx2n(2n)!=1−x22!+x44!−…\cos x = \sum_{n=0}^{\infty} \frac{(-1)^n x^{2n}}{(2n)!} = 1 - \frac{x^2}{2!} + \frac{x^4}{4!} - \dots

อนุกรมของฟังก์ชันเลขชี้กำลังมีกำลังทุกกำลัง; ไซน์มีเฉพาะกำลังคี่; โคไซน์มีเฉพาะกำลังคู่ ความสมมาตรนี้เป็นผลโดยตรงจากการที่อนุพันธ์ตัวใดเป็นศูนย์ที่ 00

ตัวอย่างที่ทำให้ดู: สร้าง sin⁡x\sin x ขึ้นมาตั้งแต่ต้น

ให้ f(x)=sin⁡xf(x) = \sin x ที่ a=0a = 0:

  • f(0)=0f(0) = 0
  • f′(0)=cos⁡(0)=1f'(0) = \cos(0) = 1
  • f′′(0)=−sin⁡(0)=0f''(0) = -\sin(0) = 0
  • f′′′(0)=−cos⁡(0)=−1f'''(0) = -\cos(0) = -1
  • f(4)(0)=sin⁡(0)=0f^{(4)}(0) = \sin(0) = 0
  • รูปแบบนี้ซ้ำทุก ๆ 4 อนุพันธ์

แทนค่าลงในสูตรเทย์เลอร์:
sin⁡x≈0+1⋅x+0⋅x22!+(−1)x33!+0+x55!−…\sin x \approx 0 + 1 \cdot x + 0 \cdot \frac{x^2}{2!} + (-1)\frac{x^3}{3!} + 0 + \frac{x^5}{5!} - \dots
ซึ่งลดรูปเป็น x−x3/6+x5/120−…x - x^3/6 + x^5/120 - \dots เหมือนกับสูตรด้านบน

การประมาณในทางปฏิบัติ

สำหรับ xx ที่มีค่าน้อยใกล้ 0 แม้แต่ไม่กี่พจน์แรกก็แม่นยำมาก:

  • sin⁡(0.1)≈0.1−0.001/6≈0.09983\sin(0.1) \approx 0.1 - 0.001/6 \approx 0.09983 (ค่าจริง: 0.0998334…0.0998334\dots)

นี่คือเหตุผลว่าทำไมการประมาณมุมเล็ก sin⁡x≈x\sin x \approx x จึงใช้ได้: พจน์ถัดไปมีค่าเล็กจิ๋วเมื่อ xx มีค่าน้อย

การลู่เข้า — เมื่อใดมันจึงเท่ากับ ff จริง ๆ?

อนุกรมเทย์เลอร์มีรัศมีการลู่เข้า RR สำหรับ ∣x−a∣<R|x - a| < R อนุกรมจะเท่ากับ f(x)f(x); นอกช่วงนั้นอนุกรมจะลู่ออก ฟังก์ชันบางตัว (exe^x, sin⁡x\sin x, cos⁡x\cos x) มี R=∞R = \infty ฟังก์ชันอื่น เช่น 1/(1−x)1/(1-x) ที่มีจุดศูนย์กลางที่ 0 มี R=1R = 1

ข้อผิดพลาดที่พบบ่อย

  • ลืมตัวส่วนแฟกทอเรียล n!n!
  • สับสนการกระจายอนุกรม — ไซน์มีกำลังคี่ โคไซน์มีกำลังคู่ exe^x มีทุกกำลัง
  • สมมติว่าลู่เข้า โดยไม่ตรวจสอบรัศมี

ลองใช้กับตัวแก้อนุกรม AI

ใช้ เครื่องคิดเลขอนุกรม เพื่อคำนวณการกระจายเทย์เลอร์สำหรับฟังก์ชันใด ๆ — มันจะแสดงขั้นตอนการหาอนุพันธ์ พหุนามที่ได้ และการตรวจสอบเชิงตัวเลขเพื่อความสมเหตุสมผล

ลิงก์ที่เกี่ยวข้อง:

Frequently Asked Questions

A Taylor series is an infinite polynomial expansion of a function around a center point a: f(x) = Σ [f⁽ⁿ⁾(a)/n!] · (x−a)ⁿ. When a = 0 it is called a Maclaurin series. Taylor series approximate functions with polynomials near the center.

The key Maclaurin series are eˣ = Σ xⁿ/n!, sin x = Σ (−1)ⁿx²ⁿ⁺¹/(2n+1)!, cos x = Σ (−1)ⁿx²ⁿ/(2n)!, and 1/(1−x) = Σ xⁿ for |x| < 1. These four are building blocks for deriving all other standard series.

The radius of convergence R is the distance from the center a within which the series converges. For |x − a| < R the series converges; for |x − a| > R it diverges. It is found by applying the ratio test or root test to the series coefficients.

AI-Math Editorial Team

By AI-Math Editorial Team

Published 2026-05-01

A small team of engineers, mathematicians, and educators behind AI-Math, focused on making step-by-step math help accessible to every student.