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「发现『规则性』了!」
「嗯,左边的1写成+1或许比较好,现在要求的是序列a<k>,将上式的各个a<k>整理到左边,5×4×3×2×1由于是阶乘,所以写成5!,这样就能做幂级数展开了,将下式的ak具体地写出来。」
sinx=a<0>+a<1>x<1次方>+a<2>x<平方>+a<3>x<立方>+……
「好的!0不用管,所以就是a<1>,a<2>,a<3>,…………好,完成了!」
「嗯,蒂蒂所写的这个幂级数展开,被称为sinx的泰勒展开式喔。」
※※sinx的泰勒展开式
sinx=+(x<1次方>/1!)-(x<立方>/3!)+(x<5次方>/5!)-(x<7次方>/7!)+……
「我正想说是蒂德菈展开式呢……」
「……」
「……」
「……」
「……不、不过这好像很难记起来,好复杂。」
「确实是很复杂,不过你仔细看,式子里远留下许多推导时的痕迹,例如分母的1!,3!,5!这些阶乘就是不断微分指数、数字下降的结果。+与-号的交错,没有x的偶次方项,这都是来自0,+1,0,-1的环,自己动手导出的公式并不容易忘记。」
「哈哈……原来如此,或许没那么难……吧。」
「假如故意不用阶乘与乘幂来写的话,就会形成很有节奏感的有有趣算式。」
sinx=+(x/1!)-((x×x×x)/3!)+((x×x×x×x×x)/5!)-((x×x×x×x×x×x×x×x)/7!)+……
「咦……看起来好漂亮,这样写也可以吗?」;
「当然没问题,为了增加乐趣或是方便理解,可以试试很多种不同的写法喔,尤拉也曾经在书里把x<平方>写成xx,不过考试的时候写成x×x就不太好,那么现在就可以解答卡片上的问题9-1了。」
「咦?啊,好的,我已经忘了卡片的事了……是这个吧。」
※※问题9-1
假设函数sinx如下展开幂级数,求此时之序列a<k>。
sinx=Σ<k=0到∞,a<k>x<k次方>>
「可以依照k除以4所得的余数将数列a<k>分类。」我说。
※※解答9-1
a<k>=0k除以4得到的余数为0的时候
a<k>=+1/k!k除以4得到的余数为1的时候
a<k>=0k除以4得到的余数为2的时候
a<k>=-1/k!k除以4得到的余数为3的时候
9.3.4函数的极限
「话说回来,现在稍微深入思考一下sinx的泰勒展开式的内涵,再写一次sinx的泰勒展开式。」
「那个……可以写有节奏感的泰勒展开式吗?总觉得想写写看。」
sinx=+x/1-(x×x×x)/(1×2×3)+(x×x×x×x×x)/(1×2×3×4×5)-(x×x×x×x×x×x×x×x)/(1×2×3×4×5×6×7)+……
「蒂蒂,这个式子是无穷级数——也就是由无限个项构成的和,从无穷级数中取出有限个的部分和思考看看,在这里将到xk项为止的部分和设做s<k>(x),当然s<k>(x)也是x的函数。」
s<1>(x)=+x/1
s<3>(x)=+x/1-(x×x×x)/(1×2×3)
s<5>(x)=+x/1-(x×x×x)/(1×2×3)+(x×x×x×x×x)/(1×2×3×4×5)
s<7>(x)=+x/1-(x×x×x)/(1×2×3)+(x×x×x×x×x)/(1×2×3×4×5)-(x×x×x×x×x×x×x×x)/(1×2×3×4×5×6×7)
我从背包里拿出图表用纸。
「画画看函数s<1>(x),s<3>(x),s<5>(x),s<7>(x),……的图,也就是将y=s<k>(x)以k=1,3,5,7,……描绘,就可以清楚地发现这个函数会渐渐接近sinx。我将图画出来。
[插图:y=sinx与y=s<1>(x)=x/1在同一平面直角坐标系内]
[插图:y=sinx与y=s<3>(x)=+x/1-(x×x×x)/(1×2×3)在同一平面直角坐标系内]
[插图:y=sinx与y=s<5>(x)=+x/1-(x×x×x)/(1×2×3)+(x×x×x×x×