Добавил:
Upload Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:
K[x].doc
Скачиваний:
17
Добавлен:
01.07.2025
Размер:
2 Мб
Скачать
☆

Формула Тейлора для многочленов

Теорема (уточнение теоремы о разложении по степеням двучлена). Любой ненулевой многочлен f(x) над коммутативным кольцом K с единицей однозначно разлагается по степеням двучлена x – , где – любой элемент кольца K т.е.

f(x) = (x – )nrn + …+ +(x – )r1 + r0 ,

где n = d(f), а коэффициенты r0 , … , rn K определены однозначно и удовлетворяют равенствам (i !)ri = f(i)() (здесь, как обычно f(0)() = f()).

Доказательство. Существование разложения многочлена по степеням двучлена уже было доказано, так что нужно только проверить равенства (i !)ri = f(i)() (0 i n). Они следуют из формулы f(i)(x) = (s+1)…(s+i)(x–)srs+i для вычисления производных порядка i 1: если в неё подставить x = , то получим f(i)() = (i !)ri . При i = 0 подстановку нужно сделать в разложение многочлена f(x) = (x–)srs .

Для доказательства формулы i-й производной проведём индукцию по i, база которой при i = 1 обеспечивается разложением f(x) = n(x – )n–1rn + …+ 1(x – ). Если формула уже доказана для i = 1, … , k, то f(k+1)(x) = (f(k)(x)) = ( (s+1)…(s+k)(x–)srs+k) = = ( s(s+1)…(s+k))(x–)s–1rs+k = { t = s–1 } = (t+1)…(t+k+1))(x–)trt+k+1 , что и требовалось. Теорема доказана.

Теорема (формула Тейлора). Пусть f(x) – многочлен степени n над полем F, в котором обратимы все элементы i !1 (это верно, например для полей Q , R , C). Тогда для любого F имеют место формулы Тейлора:

f(x+) = f() + x + … + xi + … + xn или

f(x) = f() + (x–) + … + (x–)i + … + (x–)n .

В частности, при = 0 получаем равенство f(x) = f(0)+ x +…+ xn , из которого следует, что fi = (0 i n) .

Доказательство. По предыдущей теореме имеет место разложение многочлена f(x) по степеням двучлена (x–): f(x) = (x – )nrn + …+(x – )r1 + r0 , где n = d(f), а коэффициенты r0 , … , rn F определены однозначно и удовлетворяют равенствам (i !)ri = f(i)() (здесь, как обычно f(0)() = f()). Таким образом, ri = f(i)()(i !1) –1 = , и подставляя вместо x двучлен x+, получим формулу Тейлора. Теорема доказана.

Пример: Разложить многочлен f(x) = x4 –1 R[x] по степеням двучлена x+2.

Для = –2 имеем: f() = (–2)4–1 = 15, f(x) = 4x3, f() = 4(–2)3 = –32, f(x) = 12x2, f() = 12(–2)2 = 48, f(x) = 24x, f() = 24(–2) = –48, f(4)(x) = 24, f(4)() = 24.

Поэтому f(x) = f() + (x–)+ (x–)2 + (x–)3+ (x–)4 = = 15 – 32(x+2) + 24(x+2)2 – 8(x+2)3 + (x+2)4.

Упражнения: 1. Разложите многочлены x3–1, x4–1, x5–1 по степеням x–1, x+1.

2. Разложить многочлен xn+1 Q[x] по степеням x–1, x+1, x–2.

3. Разложите многочлен x(x+1)(x+2)…(x+n) по степеням x, x+1.

Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]