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函數展開為泰勒級數計算器

用數值高階導數求泰勒係數,輸出在點 a 展開到 n 階的泰勒多項式。

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

📖 使用教學|泰勒級數展開

一、定理
泰勒公式:f(x) = Σ(k=0..∞) f^(k)(a)/k! · (x−a)^k。在 a=0 時稱麥克勞林展開。前 n+1 項構成 n 階泰勒多項式,用來局部逼近 f(x)。
二、符號說明
f^(k)(a)f 在 a 處的 k 階導數
c_k = f^(k)(a)/k!泰勒係數
a展開中心
n展開階數
三、本工具的原理
  • 用中心差分數值求各階導數;
  • 除以 k! 得係數 c_k;
  • 拼接 c_k (x−a)^k 各項;
  • 係數過小(≈0)的項自動省略。
四、操作步驟
  1. 輸入 f(x),例如 exp(x);
  2. 輸入展開點 a=0、階數 n=4;
  3. 點擊「計算」查看泰勒多項式。
五、範例
範例:把 e^x 在 0 展開到 4 階。
解:c_k=1/k!,得 P_4=1+x+x²/2+x³/6+x⁴/24。工具輸出係數 [1,1,0.5,0.1667,0.0417],與手算一致。
六、易錯點
數值高階導數有誤差,階數過高(>8)會不穩定;
泰勒展開只在中心附近近似效果好;
展開點 a 處函數需光滑可導。

❓ 常見問題|泰勒級數

什麼是麥克勞林展開?
就是中心 a=0 的泰勒展開,如 e^x=Σx^k/k!。
泰勒多項式為什麼能逼近?
在中心 a 處函數值、各階導數值都與原函數相同,局部高度吻合。
階數越高越準嗎?
在收斂域內通常如此,但數值高階導誤差會累積,本工具限制 n≤8。
中心 a 不是 0 怎麼辦?
直接輸入 a 即可,工具會寫 (x−a)^k。
常見展開有哪些?
e^x、sin x、cos x、ln(1+x)、(1+x)^α 都有標準泰勒級數。