Применение формулы Тейлора для разложения функций в степенной ряд широко используется и имеет огромное значение при проведении различных математических расчетов. Непосредственное вычисление интегралов некоторых функций может быть сопряжено со значительными трудностями, а замена функции степенным рядом позволяет значительно упростить задачу. Нахождение значений тригонометрических, обратных тригонометрических, логарифмических функций также может быть сведено к нахождению значений соответствующих многочленов.

Если при разложении в ряд взять достаточное количество слагаемых, то значение функции может быть найдено с любой наперед заданной точностью. Практически можно сказать, что для нахождения значения любой функции с разумной степенью точности (предполагается, что точность, превышающая 10 — 20 знаков после десятичной точки, необходима очень редко) достаточно 4-10 членов разложения в ряд.

Применение принципа разложения в ряд позволяет производить вычисления на ЭВМ в режиме реального времени, что немаловажно при решении конкретных технических задач.

Функция f(x) = e^x.

 

Находим: f(x) = e^x, f(0) = 1

f¢(x) = e^x, f¢(0) = 1

……………………

f⁽ⁿ⁾(x) = e^x, f⁽ⁿ⁾(0) = 1

Тогда:

Пример: Найдем значение числа е.

В полученной выше формуле положим х = 1.

 

Для 8 членов разложения: e = 2,71827876984127003

Для 10 членов разложения: e = 2,71828180114638451

Для 100 членов разложения: e = 2,71828182845904553

 

 

На графике показаны значения числа е с точностью в зависимости от числа членов разложения в ряд Тейлора.

Как видно, для достижения точности, достаточной для решения большинства практических задач, можно ограничиться 6-7 — ю членами ряда.

Пример 23. Вычислим площадь части параболоида , вырезанной цилиндром .

Очевидно, что указанная часть поверхности состоит из четырех равных между собой частей (в силу симметрии параболоида и цилиндра). Поэтому мы можем вычислять площадь одной четвертой части указанной поверхности (например, той, которая находится в первом октанте) и результат умножить на четыре. Таким образом, F= , где D - четверть круга , располо-женная в первой четверти. , следовательно, , , и F = .

Областью интегрирования является часть круга, а подынтегральная функция содержит в себе выражение , поэтому при вычислении интеграла удобно перейти к полярным координатам. Область D в полярных координатах задается неравенствами , , следовательно,

F ==

= = (кв. ед.).

 

Примеры решения задач по математике за второй курс универа

На главную сайта Примеры решения задач по математике, выполнение контрольной курсовой