第一百三十一章 泰勒公式(微积分) (第1/2页)
18世纪早期英国牛顿学派最优秀代表人物之一的英国数学家泰勒(brook taylor),于1685年8月18日在英格兰德尔塞克斯郡的埃德蒙顿市出生。
1701年,泰勒进剑桥大学的圣约翰学院学习。
1709年后移居伦敦,获得法学学士学位。
1712年当选为英国皇家学会会员,同年进入促裁牛顿和莱布尼兹发明微积分优先权争论的委员会。并于两年后获法学博士学位。
从1714年起担任皇家学会第一秘书,1718年以健康为由辞去这一职务。
1717年,他以泰勒定理求解了数值方程。
泰勒以微积分学中将函数展开成无穷级数的定理着称于世。
泰勒在无聊的玩GeoGebra,里面有个公式:
Y=A0+A1x+A2x^2+A3x^3+A4x^4+A5x^5+A6x^6+A7x^7+A8x^8+A9x^9
然后无聊的拨弄着滑动条来随意改变这些个A值。屏幕上函数图像不断变化着,但那线条总是歪七八扭,不听使唤。他认真了起来,扩大了A值的范围和精度,逐渐找到规律之后,他已经能够调出剑尖,牙齿,猫耳等图像。
他不断增加项数,调整参数,他发现增加的项数越多,他就越能掌控图像的变化。
他像扭铁丝似的上下弯折着曲线,无意中调出了一段波浪形的图像,看着似乎挺眼熟……
——这不是 sin 函数吗!
他抑制不住自己的兴奋,赶紧输入了标准的 sin 函数进行对比,同时继续调整多项式,使这个山寨函数尽可能地贴近正品。
他仔细端详着,单看眼前这一段,简直可以以假乱真,不过越到后面,分歧也就越明显了。
他猛然意识到:“我能够控制多项式画出任意图像!甚至把它伪装成其他函数!“
但是他很快冷静了下来,问了自己一连串的问题:所谓的任意,可以是无限制的任意吗?我能否完美地“伪装“出一个目标函数?如果不能,那又能够伪装到何种程度?摆在眼前的具体问题就是,能否“伪装“出一个完美的 sin 函数?
他决定一探究竟。如果存在某 n 次多项式等于 sin(x);则其导函数也等于 sin(x)的导函数;它的二阶导也等于 sin(x)的二阶导;它的三阶导也等于 sin(x)的三阶导;
……它的 n 阶导也等于 sin(x)的 n 阶导。
可是,每求导一次,多项式就会降一阶。
求到 n 阶导不就变成常数了吗?
再导不就归零了吗!
而 sin(x)可以无穷阶求导,所以无论 n 有多大,都不可能完美伪装出 sin 函数。
除非…… n 为无穷大?
这就引出了下面的问题:这样的伪装可以到达何种程度?
首先,经过调整,可以使二者的起点一致;然后,可以调整使二者在该点处斜率一致;再然后,可以调整该点处的二阶导数一致;再然后,可以调整该点处的三阶导数一致;
……总之,我们总可以使该点处 n 阶导数一致。
而 n 可以无限递增下去,我们的“伪装“就可以无限逼近目标函数。
——埃勒里·泰勒·奎因看着图像的变化,他不禁把那个起点当成了运动的质点,斜率即质点的速度
……他忍不住做起了一个思想实验:没有其他外力,没有初速度的条件下,质点只能静止在原地,毫无自由可言。
给质点一个初速度,我们可以使质点单向匀速运动;若再给定一个加速
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