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函数展开为泰勒级数计算器

用数值高阶导数求泰勒系数,输出在点 a 展开到 n 阶的泰勒多项式。

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f(x) ≈ Σ f^(k)(a)/k! · (x−a)^k
例如 exp(x) 或 sin(x)
展开中心
0~8

📖 使用教程|泰勒级数展开

一、定理
泰勒公式:f(x) = Σ(k=0..∞) f^(k)(a)/k! · (x−a)^k。在 a=0 时称麦克劳林展开。前 n+1 项构成 n 阶泰勒多项式,用来局部逼近 f(x)。
二、符号说明
f^(k)(a)f 在 a 处的 k 阶导数
c_k = f^(k)(a)/k!泰勒系数
a展开中心
n展开阶数
三、本工具的原理
  • 用中心差分数值求各阶导数;
  • 除以 k! 得系数 c_k;
  • 拼接 c_k (x−a)^k 各项;
  • 系数过小(≈0)的项自动省略。
四、操作步骤
  1. 输入 f(x),例如 exp(x);
  2. 输入展开点 a=0、阶数 n=4;
  3. 点击「计算」查看泰勒多项式。
五、例题
例:把 e^x 在 0 展开到 4 阶。
解:c_k=1/k!,得 P_4=1+x+x²/2+x³/6+x⁴/24。工具输出系数 [1,1,0.5,0.1667,0.0417],与手算一致。
六、易错点
数值高阶导数有误差,阶数过高(>8)会不稳定;
泰勒展开只在中心附近近似效果好;
展开点 a 处函数需光滑可导。

❓ 常见问题|泰勒级数

什么是麦克劳林展开?
就是中心 a=0 的泰勒展开,如 e^x=Σx^k/k!。
泰勒多项式为什么能逼近?
在中心 a 处函数值、各阶导数值都与原函数相同,局部高度吻合。
阶数越高越准吗?
在收敛域内通常如此,但数值高阶导误差会累积,本工具限制 n≤8。
中心 a 不是 0 怎么办?
直接输入 a 即可,工具会写 (x−a)^k。
常见展开有哪些?
e^x、sin x、cos x、ln(1+x)、(1+x)^α 都有标准泰勒级数。