在数学中,泰勒级数(英语:Taylor series)用无限项连加式——
级数来表示一个函数,这些相加的项由函数在某一点的
导数求得。泰勒级数是以于1715年发表了
泰勒公式的英国数学家布鲁克·
泰勒(Sir Brook Taylor)的名字来命名的。通过函数在自变量零点的导数求得的泰勒级数又叫做麦克劳林级数,以苏格兰数学家
科林·麦克劳林的名字命名。 泰勒级数在近似计算中有重要作用。
在数学中,泰勒级数(英语:Taylor series)用无限项连加式——
级数来表示一个
函数,这些相加的项由函数在某一点的
导数求得。泰勒级数是以于1715年发表了泰勒公式的英国数学家布鲁克·泰勒(Sir Brook Taylor)的名字来命名的。通过函数在自变量零点的导数求得的泰勒级数又叫做迈克劳林级数,以苏格兰数学家科林·麦克劳林的名字命名。 泰勒级数在近似计算中有重要作用。
称为麦克劳林级数。函数的麦克劳林级数是x的
幂级数,那么这种展开是唯一的,且必然与的麦克劳林级数一致。
注意:如果的麦克劳林级数在点的某一
邻域内
收敛,它不一定收敛于f(x)。因此,如果f(x)在某处有各阶
导数,则f(x)的麦克劳林级数虽然能算出来,但这个级数能否在某个区域内收敛,以及是否收敛于f(x)还需要进一步验证。
一些函数无法被展开为泰勒级数,因为那里存在一些
奇点。但是如果变量x是负指数幂的话,仍然可以将其展开为一个级数。例如,就可以被展开为一个
洛朗级数。
对于一些无穷可微函数f(x) 虽然它们的展开式收敛,但是并不等于f(x)。例如,分段函数,当 x ≠ 0 且 f(0) = 0 ,则当x = 0所有的导数都为零,所以这个f(x)的泰勒级数为零,且其收敛半径为无穷大,虽然这个函数 f 仅在 x = 0 处为零。而这个问题在
复变函数内并不成立,因为当 z 沿虚轴趋于零时并不趋于零。
一些函数无法被展开为泰勒级数是因为那里存在一些奇点。但是如果变量x是负指数幂的话,我们仍然可以将其展开为一个级数。例如,就可以被展开为一个
洛朗级数。
希腊哲学家
芝诺 (Zeno of Elea)在考虑了利用无穷级数求和来得到有限结果的问题,得出不可能的结论 -
芝诺悖论。后来,
亚里士多德相对于芝诺悖论提出了一个哲学的决议,但显然此部分数学内容没有得到解决直到被
德谟克利特接手以及后来的
阿基米德。 正是用了阿基米德的
穷举法才使得一个无穷级数被逐步的细分,实现了有限的结果。
进入14世纪,Mādhava of Sañgamāgrama最早使用了泰勒级数以及相关的方法。虽然没有保留他的工作记录,但后来印度数学家的著作表明他发现了一些特殊的泰勒级数,这些级数包括
正弦,
余弦,
正切,和反正切三角函数等等。之后,
喀拉拉邦的天文与数学学校在他的基础上进行了一系列的延伸与合理逼近,一直持续到16世纪。
到了17世纪,詹姆斯·格雷戈 (James Gregory)同样继续着这方面的研究并且发表了若干
麦克劳林级数。1715年,
布鲁克·泰勒 (Brook Taylor) 提出了一个常用的方法来构建这一系列级数并适用于所有函数。这就是后来被人们所熟知的泰勒级数。 麦克劳林级数是以爱丁堡大学教授麦克劳林来命名的。他在18世纪发表了泰勒级数的特例。