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麥克勞林級數


麥克勞林級數是函式關於 0 的 泰勒級數 展開式,

 f(x)=f(0)+f^'(0)x+(f^('')(0))/(2!)x^2+(f^((3))(0))/(3!)x^3+...+(f^((n))(0))/(n!)x^n+....
(1)

麥克勞林級數以蘇格蘭數學家科林·麥克勞林的名字命名。

函式 f(x) 直到 n 階的麥克勞林級數可以使用下式找到級數[f, {x, 0, n}]。 函式 f 的麥克勞林級數的第 n 項可以使用 Wolfram Language 在以下程式碼中計算SeriesCoefficient[f, {x, 0, n}] 並由逆 Z-變換 給出

 a_n=Z^(-1)[f(1/x)](n).
(2)

麥克勞林級數是一種 級數展開,其中所有項都是變數的非負整數冪。 其他更通用的級數型別包括 洛朗級數普呂厄級數

常見函式的麥克勞林級數包括

1/(1-x)=1+x+x^2+x^3+x^4+x^5+...
(3)
  for -1<x<1
(4)
cn(x,k)=1-1/2x^2+1/(24)(1+4k^2)x^4+...
(5)
cosx=1-1/2x^2+1/(24)x^4-1/(720)x^6+...
(6)
  for -infty<x<infty
(7)
cos^(-1)x=1/2pi-x-1/6x^3-3/(40)x^5-5/(112)x^7-...
(8)
  for -1<x<1
(9)
coshx=1+1/2x^2+1/(24)x^4+1/(720)x^6+1/(40,320)x^8+...
(10)
cot^(-1)x=1/2pi-x+1/3x^3-1/5x^5+1/7x^7-1/9x^9+...
(11)
dn(x,k)=1-1/2k^2x^2+1/(24)k^2(4+k^2)x^4+...
(12)
erf(x)=1/(sqrt(pi))(2x-2/3x^3+1/5x^5-1/(21)x^7+...)
(13)
e^x=1+x+1/2x^2+1/6x^3+1/(24)x^4+...
(14)
  for -infty<x<infty
(15)
_2F_1(alpha,beta;gamma;x)=1+(alphabeta)/(1!gamma)x+(alpha(alpha+1)beta(beta+1))/(2!gamma(gamma+1))x^2+...
(16)
ln(1+x)=x-1/2x^2+1/3x^3-1/4x^4+...
(17)
  for -1<x<=1
(18)
ln((1+x)/(1-x))=2x+2/3x^3+2/5x^5+2/7x^7+...
(19)
  for -1<x<1
(20)
secx=1+1/2x^2+5/(24)x^4+(61)/(720)x^6+(277)/(8064)x^8+...
(21)
sechx=1-1/2x^2+5/(24)x^4-(61)/(720)x^6+(277)/(8064)x^8+...
(22)
sinx=x-1/6x^3+1/(120)x^5-1/(5040)x^7+...
(23)
  for -infty<x<infty
(24)
sin^(-1)x=x+1/6x^3+3/(40)x^5+5/(112)x^7+(35)/(1152)x^9+...
(25)
sinhx=x+1/6x^3+1/(120)x^5+1/(5040)x^7+1/(362880)x^9+...
(26)
sinh^(-1)x=x-1/6x^3+3/(40)x^5-5/(112)x^7+(35)/(1152)x^9-...
(27)
sn(x,k)=x-1/6(1+k^2)x^3+1/(120)(1+14k^2+k^4)x^5+...
(28)
tanx=x+1/3x^3+2/(15)x^5+(17)/(315)x^7+(62)/(2835)x^9+...
(29)
tan^(-1)x=x-1/3x^3+1/5x^5-1/7x^7+...
(30)
  for -1<x<1
(31)
tanhx=x-1/3x^3+2/(15)x^5-(17)/(315)x^7+(62)/(2835)x^9+...
(32)
tanh^(-1)x=x+1/3x^3+1/5x^5+1/7x^7+1/9x^9+....
(33)

其中一些的顯式形式是

1/(1-x)=sum_(n=0)^(infty)x^n
(34)
cosx=sum_(n=0)^(infty)((-1)^n)/((2n)!)x^(2n)
(35)
cos^(-1)x=pi/2-sum_(n=0)^(infty)(Gamma(n+1/2))/(sqrt(pi)(2n+1)n!)x^(2n+1)
(36)
coshx=sum_(n=0)^(infty)1/((2n)!)x^(2n)
(37)
cot^(-1)x=pi/2-sum_(n=0)^(infty)((-1)^n)/(2n+1)x^(2n+1)
(38)
e^x=sum_(n=0)^(infty)1/(n!)x^n
(39)
erf(x)=sum_(n=0)^(infty)(2(-1)^n)/(sqrt(pi)(2n+1)n!)x^(2n+1)
(40)
_2F_1(alpha,beta;gamma,x)=sum_(n=0)^(infty)((alpha)_n(beta)_n)/((gamma)_n)(x^n)/(n!)
(41)
ln(1+x)=sum_(n=1)^(infty)((-1)^(n+1))/nx^n
(42)
ln((1+x)/(1-x))=sum_(n=1)^(infty)2/((2n-1))x^(2n-1)
(43)
secx=sum_(n=0)^(infty)((-1)^nE_(2n))/((2n)!)x^(2n)
(44)
sechx=sum_(n=0)^(infty)(E_(2n))/((2n)!)x^(2n)
(45)
sinx=sum_(n=0)^(infty)((-1)^n)/((2n+1)!)x^(2n+1)
(46)
sin^(-1)x=sum_(n=0)^(infty)(Gamma(n+1/2))/(sqrt(pi)(2n+1)n!)x^(2n+1)
(47)
sinhx=sum_(n=0)^(infty)1/((2n+1)!)x^(2n+1)
(48)
sinh^(-1)x=sum_(n=0)^(infty)(P_(2n)(0))/(2n+1)x^(2n+1)
(49)
tanx=sum_(n=0)^(infty)((-1)^n2^(2n+2)(2^(2n+2)-1)B_(2n+2))/((2n+2)!)x^(2n+1)
(50)
tan^(-1)x=sum_(n=1)^(infty)((-1)^(n+1))/(2n-1)x^(2n-1)
(51)
tanhx=sum_(n=1)^(infty)(2^(2n)(2^(2n)-1)B_(2n))/((2n)!)x^(2n-1)
(52)
tanh^(-1)x=sum_(n=1)^(infty)1/(2n-1)x^(2n-1),
(53)

其中 Gamma(x)伽瑪函式B_n伯努利數E_n尤拉數P_n(x)勒讓德多項式


另請參閱

Alcuin 序列, 傅立葉級數, 廣義傅立葉級數, 拉格朗日反演定理, 拉格朗日餘項, 洛朗級數, 冪級數, 普呂厄級數, 級數展開, 泰勒級數 在 課堂中探索此主題

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參考文獻

Beyer, W. H. (Ed.). CRC Standard Mathematical Tables, 28th ed. Boca Raton, FL: CRC Press, pp. 299-300, 1987.

在 上引用

麥克勞林級數

請引用為

Weisstein, Eric W. “麥克勞林級數。” 來自 —— 資源。 https://mathworld.tw/MaclaurinSeries.html

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