這表明lg(x)可通過ln(x)來表示,且兩者之間相差一個常數因子ln(10)。從函數圖像上看,lg(x)和ln(x)都是單調遞增函數,但它們的增長速度不同,ln(x)的增長速度相對較慢。在實際應用中,常利用這種關系進行對數函數的換算,將以10為底的對數轉換為自然對數,利用自然對數的性質和運算規則進行求解,再轉換回常用對數,從而簡化計算和分析過程。
四、用泰勒公式展開lg(x)的準備工作
4。1
展開點的選擇在對數函數的泰勒展開中,展開點的選擇至關重要。常見的展開點有x=1和x=0。以x=1為展開點時,泰勒展開式能較好地近似x趨近于1時的lg(x)值,便于計算和分析該點附近的函數性質。而選擇x=0作為展開點,雖在數學推導上可行,但由于lg(0)無定義,實際應用中會受到限制。不同展開點會導致展開式的形式和收斂域不同,進而影響其在不同場景下的適用性。展開點離所需近似計算的x值越近,展開式通常能給出更精確的近似結果,所以在具體應用時要根據實際需求合理選擇展開點。
4。2
各階導數的計算計算lg(x)的各階導數,首先要明確其基本導數公式,。求二階導數時,對繼續求導,利用導數運算法則得出。依此類推,可求得高階導數。在計算過程中,需注意以下幾點:一是正確運用導數公式和運算法則,避免計算錯誤;二是隨著導數階數的增加,計算復雜度會提高,要注意化簡表達式;三是注意函數的定義域,lg(x)的定義域為,在求導時要確保x在此范圍內。準確計算各階導數是利用泰勒公式展開lg(x)的基礎,能為后續的展開工作提供關鍵數據。
五、用泰勒公式展開lg(x)的具體過程
5。1
代入泰勒公式展開根據泰勒公式,函數在點的展開式為:
將代入其中,假設以為展開點。首先計算在處的各階導數,已知,則,。繼續求二階及更高階導數,,,依此類推,,。將這些值代入泰勒公式得:
這就是以為展開點的的泰勒展開式,它能近似表示趨近于1時的值。
5。2
確定展開式各項系數的泰勒展開式各項系數由其在展開,點處的各階導數值,決定。以為例,展開式的,通項。由前面的計算可知,將其代入通項公式中,得到第項系數為。
六、泰勒展開式的收斂性,與誤差分析
6。1
收斂半徑的確定,泰勒展開式的收斂半徑,可通過多種方法確定,常見的是利用比值判別法,或根值判別法。對于的泰勒展開式,假設以為展開點,其展開式為。
6。2
截斷誤差的估算截斷泰勒展開式會產生誤差,誤差大小可通過余項來估算。以在處的泰勒展開式為例,若截取前項,則余項表示截斷誤差。使用拉格朗日余項,有,其中在1與之間。
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