(注 :需理解 有限增量定理 即拉格朗日中值定理 :https://www.zhihu.com/search?type=content&q=%E6%8B%89%E6%A0%BC%E6%9C%97%E6%97%A5%E4%B8%AD%E5%80%BC


第一次见到泰勒展开式的时候,我是崩溃的。泰勒公式长这样:

python 泰勒 eN reputation 泰勒_python 泰勒 eN

好奇泰勒是怎么想出来的,我想,得尽量还原公式发明的过程才能很好的理解它。

首先得问一个问题:泰勒当年为什么要发明这条公式?

因为当时数学界对简单函数的研究和应用已经趋于成熟,而复杂函数,比如:

python 泰勒 eN reputation 泰勒_泰勒公式_02

这种一看就头疼的函数,还有那种根本就找不到表达式的曲线。除了代入一个x可以得到它的y,就啥事都很难干了。所以泰勒同学就迎难而上!决定让这些式子统统现出原形,统统变简单。

让我们沿着泰勒同学(假装泰勒是这么想的)的思路来:

要让一个复杂函数变简单,能不能把它转换成别的表达式?比如函数

python 泰勒 eN reputation 泰勒_泰勒公式_02

,怎么看都看不出思路,怎么办呢?我们先不要一口吃掉它,可以先从它最小的部分算起,比如说一个点

python 泰勒 eN reputation 泰勒_泰勒公式_04

。可以得到:

python 泰勒 eN reputation 泰勒_python 泰勒 eN_05

。暂时看不出有什么规律。那就继续增大研究的对象,比如说

python 泰勒 eN reputation 泰勒_泰勒公式_04

的领域

python 泰勒 eN reputation 泰勒_python 泰勒 eN_07


python 泰勒 eN reputation 泰勒_python 泰勒 eN_08

。可以得到:

python 泰勒 eN reputation 泰勒_泰勒公式_09

,其中,

python 泰勒 eN reputation 泰勒_python 泰勒 eN_10


python 泰勒 eN reputation 泰勒_泰勒公式_11

。好像还是看不出什么规律?然鹅,聪明的泰勒早以看穿一切。因为

python 泰勒 eN reputation 泰勒_泰勒展开_12

,所以原式可以化为:

python 泰勒 eN reputation 泰勒_泰勒展开_13

。所以泰勒想是不是这样:

python 泰勒 eN reputation 泰勒_python 泰勒 eN_14

,即

python 泰勒 eN reputation 泰勒_泰勒公式_15

。嗯先假设是这样,然后泰勒同学决定验证一下。先求个导试试:

python 泰勒 eN reputation 泰勒_泰勒公式_16

。对了,泰勒同学很激动!继续求:

python 泰勒 eN reputation 泰勒_python 泰勒 eN_17

,咦,不对了。那说明有了一些问题。仔细分析一下问题在哪呢?我们可以尝试把

python 泰勒 eN reputation 泰勒_python 泰勒 eN_18

拆开来:

python 泰勒 eN reputation 泰勒_python 泰勒 eN_19

,然后分析他们之间有什么共性。让我们对

python 泰勒 eN reputation 泰勒_泰勒公式_20

进行求导看看:一阶导:

python 泰勒 eN reputation 泰勒_python 泰勒 eN_21

,嗯多了个

python 泰勒 eN reputation 泰勒_泰勒公式_22

。二阶导:

python 泰勒 eN reputation 泰勒_泰勒公式_23

,多了

python 泰勒 eN reputation 泰勒_泰勒展开_24

。好像有点规律了,

......

m阶导:

python 泰勒 eN reputation 泰勒_python 泰勒 eN_25

 

python 泰勒 eN reputation 泰勒_python 泰勒 eN_26

阶导:0。

python 泰勒 eN reputation 泰勒_python 泰勒 eN_25

是一个常数,所以对

python 泰勒 eN reputation 泰勒_python 泰勒 eN_25

求导就是0了。这里规律很明显了,m阶导以后都是0!但是m阶导以前呢?还是蛮复杂的,不过不用担心,因为

python 泰勒 eN reputation 泰勒_泰勒展开_29

,即

python 泰勒 eN reputation 泰勒_泰勒展开_30

,所以m阶导以前也都是0,而m阶导就是

python 泰勒 eN reputation 泰勒_python 泰勒 eN_25

。perfect!这样就很清晰了:对

python 泰勒 eN reputation 泰勒_python 泰勒 eN_32

求m阶导为

python 泰勒 eN reputation 泰勒_python 泰勒 eN_25

。但是我们想要的值是

python 泰勒 eN reputation 泰勒_python 泰勒 eN_34

,那就把给m!除掉!即乘于一个

python 泰勒 eN reputation 泰勒_泰勒公式_35

,所以

python 泰勒 eN reputation 泰勒_泰勒公式_36

,证明完毕。泰勒同学很开心!