麦克劳林公式在全定义域精确的函数实例

本文最后更新于 2025年12月1日 凌晨

麦克劳林公式在全定义域精确的函数实例

麦克劳林公式(即麦克劳林级数)在全定义域上都精确等于原函数的函数实例,通常要求函数是解析函数,且其麦克劳林级数在整个实数域(或整个定义域)内收敛于函数本身。以下是一些常见的例子:

实例列表

1. 指数函数 exe^x

麦克劳林级数:

ex=n=0xnn!=1+x+x22!+x33!+e^x = \sum_{n=0}^{\infty} \frac{x^n}{n!} = 1 + x + \frac{x^2}{2!} + \frac{x^3}{3!} + \cdots

该级数对于所有实数 xx 都收敛,且精确等于 exe^x

2. 正弦函数 sinx\sin x

麦克劳林级数:

sinx=n=0(1)nx2n+1(2n+1)!=xx33!+x55!\sin x = \sum_{n=0}^{\infty} (-1)^n \frac{x^{2n+1}}{(2n+1)!} = x - \frac{x^3}{3!} + \frac{x^5}{5!} - \cdots

该级数对于所有实数 xx 都收敛,且精确等于 sinx\sin x

3. 余弦函数 cosx\cos x

麦克劳林级数:

cosx=n=0(1)nx2n(2n)!=1x22!+x44!\cos x = \sum_{n=0}^{\infty} (-1)^n \frac{x^{2n}}{(2n)!} = 1 - \frac{x^2}{2!} + \frac{x^4}{4!} - \cdots

该级数对于所有实数 xx 都收敛,且精确等于 cosx\cos x

4. 双曲正弦函数 sinhx\sinh x

麦克劳林级数:

sinhx=n=0x2n+1(2n+1)!=x+x33!+x55!+\sinh x = \sum_{n=0}^{\infty} \frac{x^{2n+1}}{(2n+1)!} = x + \frac{x^3}{3!} + \frac{x^5}{5!} + \cdots

该级数对于所有实数 xx 都收敛,且精确等于 sinhx\sinh x

5. 双曲余弦函数 coshx\cosh x

麦克劳林级数:

coshx=n=0x2n(2n)!=1+x22!+x44!+\cosh x = \sum_{n=0}^{\infty} \frac{x^{2n}}{(2n)!} = 1 + \frac{x^2}{2!} + \frac{x^4}{4!} + \cdots

该级数对于所有实数 xx 都收敛,且精确等于 coshx\cosh x

6. 多项式函数

任何多项式函数 P(x)P(x) 的麦克劳林级数就是其自身(因为高阶导数为零),因此在整个定义域上精确。例如,二次函数 f(x)=ax2+bx+cf(x) = ax^2 + bx + c 的麦克劳林级数就是 f(x)f(x)

说明

这些函数的麦克劳林级数在整个实数域上都收敛且精确等于原函数,是因为它们都是整函数(entire function),即在整个复平面上解析。对于其他函数(如对数函数或有理函数),麦克劳林级数通常只在有限区间内收敛,因此不符合要求。


麦克劳林公式在全定义域精确的函数实例
https://www.apaperclip.eu.org/2025/11/28/2025-11-28-麦克劳林公式在全定义域精确的函数实例/
作者
qingsi
发布于
2025年11月28日
许可协议