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高中常用十个泰勒展开公式

2026-01-03 15:40:27
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高中常用十个泰勒展开公式】在高中数学中,虽然泰勒展开并不是考试重点内容,但在一些较难的题目或竞赛题中,了解常见的泰勒展开式有助于更快地解题和理解函数的变化趋势。以下是对高中阶段较为常见、实用的十个泰勒展开公式的总结,便于记忆与应用。

一、泰勒展开简介

泰勒展开是将一个光滑函数在某一点附近用多项式来逼近的方法。其一般形式为:

$$

f(x) = f(a) + f'(a)(x-a) + \frac{f''(a)}{2!}(x-a)^2 + \cdots + \frac{f^{(n)}(a)}{n!}(x-a)^n + \cdots

$$

若 $ a=0 $,则称为麦克劳林展开(Maclaurin series)。

二、高中常用十个泰勒展开公式

序号 函数表达式 泰勒展开(麦克劳林级数) 展开范围
1 $ e^x $ $ 1 + x + \frac{x^2}{2!} + \frac{x^3}{3!} + \cdots $ $ (-\infty, +\infty) $
2 $ \sin x $ $ x - \frac{x^3}{3!} + \frac{x^5}{5!} - \cdots $ $ (-\infty, +\infty) $
3 $ \cos x $ $ 1 - \frac{x^2}{2!} + \frac{x^4}{4!} - \cdots $ $ (-\infty, +\infty) $
4 $ \ln(1+x) $ $ x - \frac{x^2}{2} + \frac{x^3}{3} - \cdots $ $ (-1, 1] $
5 $ \arctan x $ $ x - \frac{x^3}{3} + \frac{x^5}{5} - \cdots $ $ [-1, 1] $
6 $ \arcsin x $ $ x + \frac{x^3}{6} + \frac{3x^5}{40} + \cdots $ $ [-1, 1] $
7 $ (1+x)^k $ $ 1 + kx + \frac{k(k-1)}{2!}x^2 + \cdots $ $ x < 1 $
8 $ \frac{1}{1-x} $ $ 1 + x + x^2 + x^3 + \cdots $ $ x < 1 $
9 $ \frac{1}{1+x} $ $ 1 - x + x^2 - x^3 + \cdots $ $ x < 1 $
10 $ \tan x $ $ x + \frac{x^3}{3} + \frac{2x^5}{15} + \cdots $ $ x < \frac{\pi}{2} $

三、小结

以上十个泰勒展开公式是高中阶段较为常见且实用的近似工具。它们可以帮助我们更好地理解函数的局部行为,尤其在处理极限、近似计算以及一些微积分问题时非常有用。建议结合图像和实际例子进行理解和记忆,以增强应用能力。

通过掌握这些基本展开式,可以提升对函数结构的认识,并为后续更深入的学习打下良好基础。

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