如何通俗地解釋泰勒公式?

2021-02-22 從1到無窮

泰勒公式一句話描述:就是用多項式函數去逼近光滑函數。

先來感受一下:


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設 

泰勒公式的定義看起來氣勢磅礴,高端大氣。如果 

我們下面只討論麥克勞倫公式,可以認為和泰勒公式等價。

 

 

可以看到,冪函數其實只有兩種形態,一種是關於 

那冪函數組成的多項式函數有什麼特點呢?

怎麼才能讓 

我們來動手試試看看係數之間如何壓制的:

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通過改變係數,多項式可以像鐵絲一樣彎成任意的函數曲線。送你一顆心(雖然是隱函數,意思一下):

 

 

增加一個 

增加一個 

可以看出, 

 

 

同樣的,我們再增加一個 

可以看到 

一圖勝前言,動手看看 


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4 泰勒公式與拉格朗日中值定理的關係

拉格朗日中值定理:如果函數 

數學定義的文字描述總是非常嚴格、拗口,我們來看下拉格朗日中值定理的幾何意義:

這個和泰勒公式有什麼關係?泰勒公式有個餘項 

當 

當 

這個問題我是這麼理解的:首先讓我們去想像高階導數的幾何意義,一階是斜率,二階是曲率,三階四階已經沒有明顯的幾何意義了,或許,高階導數的幾何意義不是在三維空間裡面呈現的,穿過更高維的時空才能俯視它的含義。現在的我們只是通過代數證明,發現了高維投射到我們平面上的秘密。

還可以這麼來思考泰勒公式,泰勒公式讓我們可以通過一個點來窺視整個函數的發展,為什麼呢?因為點的發展趨勢蘊含在導數之中,而導數的發展趨勢蘊含在二階導數之中.四不四很有道理啊?

根據「以直代曲、化整為零」的數學思想,產生了泰勒公式。

如上圖,把曲線等分為 

 

也就是說, 

多項式這種函數是我們可以親近的函數,它們很開放、很坦白,心裡想什麼就說什麼,比如 

泰勒公式最直接的一個應用就是用於計算,計算機一般都是把 

泰勒公式還可以把問題簡化,比如計算 

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