如何用泰勒展开式展开函数f(x)= lnx?

如题所述

要计算函数 f(x) = ln(x + 1) 的泰勒展开式,我们可以使用泰勒公式来展开函数。

泰勒公式的一般形式为:

f(x) = f(a) + f'(a)(x-a) + (1/2!)f''(a)(x-a)^2 + (1/3!)f'''(a)(x-a)^3 + ...

其中,f'(a)、f''(a)、f'''(a) 等分别表示函数 f(x) 在点 a 处的一阶、二阶、三阶导数。

对于 f(x) = ln(x + 1),我们可以选择 a = 0 作为展开点,因为在这个点附近有简单的导数计算。

首先,我们需要计算函数及其各阶导数在 a = 0 处的值:

f(x) = ln(x + 1)

f'(x) = 1 / (x + 1)

f''(x) = -1 / (x + 1)^2

f'''(x) = 2 / (x + 1)^3

然后,我们将这些导数值代入泰勒展开式中,展开到适当的阶数。

ln(x + 1) ≈ f(0) + f'(0)(x-0) + (1/2!)f''(0)(x-0)^2 + (1/3!)f'''(0)(x-0)^3

= ln(1) + 1/(1)(x) + (1/2!)(-1/(1)^2)(x)^2 + (1/3!)(2/(1)^3)(x)^3

= 0 + x - (1/2)x^2 + (2/6)x^3

= x - (1/2)x^2 + (1/3)x^3

因此,ln(x + 1) 的泰勒展开式为 x - (1/2)x^2 + (1/3)x^3。请注意,这个展开式只在 a = 0 附近适用,并且在更远的区域内可能不再准确。
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