Иллюстрированный самоучитель по Maple 9

Разложение функций в ряды Тейлора и Лорана

Разложение функции в ряд Тейлора, или, в более общем случае, Лорана, находит самое широкое применение как при решении задач высшей математики, так и в прикладных областях.

В Maple на этот случай предусмотрены такие процедуры:

  • taylor() – разложение в ряд Тейлора,
  • mtaylor() – разложение в ряд Тейлора функции нескольких переменных,
  • series() – обобщенный ряд (для аналитических функций такой ряд совпадает с рядом Тейлора).

На заметку
На этом набор утилит Maple для выполнения разложений в ряды далеко не исчерпывается; их изучение оставляем читателю в качестве самостоятельного задания
.

Задача 3.6

Разложить в ряд Тейлора до члена с х функцию: (1+x+x^2)/(1-x+x^2).

Воспользуемся процедурой taylor(), указав первым параметром раскладываемую в ряд функцию, вторым параметром – равенство, определяющее переменную и точку, в окрестности которой выполняется разложение в ряд, а третьим необязательным параметром – порядок "остатка" ряда. Так, если раскладывать функцию следует до слагаемых со степенью 4 включительно, то порядок остатка ряда равен 5.

Иллюстрированный самоучитель по Maple 9 › Числовые и функциональные ряды › Разложение функций в ряды Тейлора и Лорана

Определим выражение f, задающее исходную функцию.

Иллюстрированный самоучитель по Maple 9 › Числовые и функциональные ряды › Разложение функций в ряды Тейлора и Лорана

Основную часть ряда обозначим через fl (переменная среды %% ссылается на результат выполнения предпоследней операции (т.е. на ряд для функции), а опция polynom является инструкцией, что указанное первым параметром выражение следует привести к полиномиальному виду).

Иллюстрированный самоучитель по Maple 9 › Числовые и функциональные ряды › Разложение функций в ряды Тейлора и Лорана

Теперь можно сравнить, насколько отличаются исходная функция и ее приближение рядом Тейлора (приближение, поскольку остаток ряда был отброшен).

Иллюстрированный самоучитель по Maple 9 › Числовые и функциональные ряды › Разложение функций в ряды Тейлора и Лорана

Видим, что даже разложения до четвертой степени достаточно, чтобы корректно аппроксимировать функцию в окрестности нуля. Различие заметно только при существенном удалении от точки разложения.

В следующем примере исследуем вопрос о том, насколько количество оставляемых при разложении функции в ряд слагаемых влияет на точность аппроксимации.

Если Вы заметили ошибку, выделите, пожалуйста, необходимый текст и нажмите CTRL + Enter, чтобы сообщить об этом редактору.