سری مک‌لورن

مقطع تحصیلی: کارشناسی

رای دهی: 5 / 5

فعال سازی ستارهفعال سازی ستارهفعال سازی ستارهفعال سازی ستارهفعال سازی ستاره
 

سری مک‌لورن ( Maclaurin Series ) چیست؟

سری مک‌لورن همان سری تیلور حول نقطه \( x=0 \) است. بنابراین تعریف زیر را برای آن خواهیم داشت:

تعریف سری مک‌لورن:

فرض کنید \( f(x) \) یک تابع حقیقی است که در نقطه \( x = 0 \)‌ بی‌نهایت بار مشتق پذیر می‌باشد. سری مک‌لورن تابع \( f(x) \)  را در نقطه‌ی \( x = 0 \) به صورت زیر ارائه می‌دهد:

\( \sum_{n=0}^{\infty} f^{(n)} (0) \frac{x^{n}}{n!} = f(0) + f^{\prime} (0) x + f^{\prime\prime} (0) \frac{x^{2}}{2!} + f^{(3)} (0) \frac{x^{3}}{3!} + \cdots + f^{(3)} (0) \frac{x^{3}}{3!} + \cdots \)

که به آن سری مک‌لورن تابع \( f(x) \)‌ می‌گوییم.

توجه داشته باشید که در فرمول بالا، \( f^{(n)} (0) \) به معنی مشتق  \( n \)‌م تابع \( f(x) \)  در نقطه‌ی \( x = 0 \) است.

به سری مک‌لورن، بسط مک‌لورن نیز گفته می‌شود.

روش محاسبه سری مک‌لورن:

برای محاسبه سری مک‌لورن یک تابع، ابتدا مقدار تابع را در نقطه \( x=0 \) به دست می‌آوریم. سپس مشتق تابع را گرفته و مقدار مشتق را در نقطه \( x=0 \) محاسبه می‌کنیم. پس از آن به ترتیب مشتق مرتبه دوم و سوم و ... را در نقطه \( x=0 \) محاسبه می کنیم. سپس مقادیر به دست آمده را در فرمول بالا جایگذاری کرده و بسط مک‌لورن تابع به دست خواهد آمد.

اکنون با یک مثال به خوبی روش کار را ببینیم.

مثال: بسط مک‌لورن تابع \( \cos x \) را به دست آورید.

حل: در این مثال \( f(x) = \cos x \). ابتدا مقدار تابع در این نقطه را محاسبه می کنیم و سپس مشتقات تابع را در این نقطه حساب می‌کنیم.

\( f(x) = \cos x \Longrightarrow f (0) = \cos (0) = 1 \)

\( f(x) = \cos x \Longrightarrow f^{\prime} (x) = - \sin (x)  \Longrightarrow f^{\prime} (0) = - \sin (0) = 0 \)

\( f^{\prime}(x) = - \sin (x) \Longrightarrow f^{\prime\prime} (x) = - \cos (x)  \Longrightarrow f^{\prime\prime} (0) = - \cos (0) = -1 \)

\( f^{\prime\prime}(x) = - \cos (x) \Longrightarrow f^{(3)} (x) =  \sin (x)  \Longrightarrow f^{(3)} (0) =  \sin (0) = 0 \)

\( f^{(3)}(x) = \sin (x) \Longrightarrow f^{(4)} (x) =  \cos (x)  \Longrightarrow f^{(4)} (0) =  \cos (0) = 1 \)

و به همین ترتیب مشتق مراتب بالاتر در نقطه \( x = 0 \)  به صورت زیر تکرار خواهد شد:

\(  f^{(5)} (0) = 0  , f^{(6)} (0) = -1  , f^{(7)} (0) = 0  , f^{(8)} (0) = 1  , f^{(9)} (0) = 0  , \cdots  \)

بنابراین سری مک‌لورن تابع \( \cos x \) با جایگذاری مقادیر فوق در فرمول، به صورت زیر خواهد بود:

\( \begin{align*}  \sum_{n=0}^{\infty} f^{(n)} (0) \frac{x^{n}}{n!} &= f(0) + f^{\prime} (0) x + f^{\prime\prime} (0) \frac{x^{2}}{2!}  + f^{(3)} (0) \frac{x^{3}}{3!} + \cdots \\  &= 1 +  0 \times x - 1 \times \frac{x^{2}}{2!}  + 0 \times \frac{x^{3}}{3!} + 1 \times \frac{x^{4}}{4!} + 0 \times \frac{x^{5}}{5!} \\ & \qquad - 1 \times \frac{x^{6}}{6!} + 0 \times \frac{x^{7}}{7!} + 1 \times \frac{x^{8}}{8!} + 0 \times \frac{x^{9}}{9!} - \cdots  \\ & = 1 -\frac{x^{2}}{2!} +  \frac{x^{4}}{4!} - \frac{x^{6}}{6!} +\frac{x^{8}}{8!} - \cdots  \end{align*} \)

این چندجمله‌ای سری مک‌لورن تابع \( \cos x \) می‌باشد. هرچه تعداد مراتب مشتق را بیشتر کنیم، دقت تخمین سری بیشتر خواهد شد و منحنی چندجمله‌ای بر منحنی تابع منطبق‌تر خواهد شد. نمودار این چندجمله‌ای را به ازای درجه‌های مختلف در زیر مشاهده می‌کنید.

نمودار سری تیلور تابع کسینوس حول نقطه x=0 در سایت ریاضیات ایران

 

تمرین ۱: سری مک‌لورن تابع \( f(x) = \tan x \) بیابید.

تمرین ۲: سری مک‌لورن تابع \( f(x) = \cot x \) بیابید.

در مطالب بعدی، سری مک‌لورن تعدادی از توابع خاص را با هم محاسبه خواهیم کرد. با ما همراه باشید.

نظرات (0)

امتیاز 0 از 5 از بین 0 رای
هیچ نظری در اینجا وجود ندارد

نظر خود را اضافه کنید.

  1. ارسال نظر بعنوان یک مهمان ثبت نام یا ورود به حساب کاربری خود.
به این پست امتیاز دهید:
0 کاراکتر ها
پیوست ها (0 / 3)
مکان خود را به اشتراک بگذارید
عبارت تصویر زیر را بازنویسی کنید. واضح نیست؟

جدیدترین محصولات

جزوه مبانی آنالیز ریاضی فصل دنباله و سری ها استاد برزور جزوه مبانی آنالیز ریاضی فصل دنباله و سری ها استاد برزور بازدید (112)
جزوه مبانی آنالیز ریاضی فصل دنباله و سری...
پاسخ تشریحی پایان ترم ریاضی عمومی یک دانشگاه صنعتی شریف خرداد 1401 پاسخ تشریحی پایان ترم ریاضی عمومی یک دانشگاه صنعتی شریف خرداد 1401 بازدید (187)
پاسخ تشریحی پایان ترم ریاضی عمومی یک دان...
پاسخ تشریحی پایان ترم ریاضی عمومی یک دانشگاه صنعتی شریف خرداد ماه ۱۴۰۰ پاسخ تشریحی پایان ترم ریاضی عمومی یک دانشگاه صنعتی شریف خرداد ماه ۱۴۰۰ بازدید (121)
پاسخ تشریحی پایان ترم ریاضی عمومی یک دان...
پاسخ تشریحی پایانترم ریاضی عمومی ۱ دانشگاه صنعتی شریف دی 1398 پاسخ تشریحی پایانترم ریاضی عمومی ۱ دانشگاه صنعتی شریف دی 1398 بازدید (40)
پاسخ تشریحی پایانترم ریاضی عمومی یک دانش...
حل تمرین کتاب ریاضی عمومی یک دکتر کرایه چیان: فصل چهارم کاربردهای مشتق حل تمرین کتاب ریاضی عمومی یک دکتر کرایه چیان: فصل چهارم کاربردهای مشتق بازدید (188)
حل کلیه تمرینهای فصل چهارم کاربردهای مشت...

فایل های تصادفی

311 (سیصد و یازده) دکتر میرزاوزیری 311 (سیصد و یازده) دکتر میرزاوزیری... بازدید (24384)
کتاب سیصد و یازده دکتر میرزاوزیری، رمز ف...
یادگیری ریاضیات به عنوان زبان دوم جلد دوم دکتر میرزاوزیری یادگیری ریاضیات به عنوان زبان دوم جلد دو... بازدید (8875)
نسخه پی دی اف کتاب یادگیری ریاضیات به عن...
حل تمرین ها، فعالیت ها و کاردرکلاس های هندسه 3 دبیرستان 97-98 حل تمرین ها، فعالیت ها و کاردرکلاس های ه... بازدید (8505)
حل تمرین ها، فعالیت ها و کاردرکلاس های ه...
آمادگی برای امتحان ریاضی عمومی - حد و پیوستگی توابع چند متغیره آمادگی برای امتحان ریاضی عمومی - حد و پی... بازدید (5921)
آمادگی برای امتحان ریاضی عمومی فصل حد و ...
کتاب جبرخطی هافمن ترجمه جمشید فرشیدی کتاب جبرخطی هافمن ترجمه جمشید فرشیدی... بازدید (21008)
کتاب جبرخطی هافمن ترجمه دکتر جمشید فرشید...

پربازدیدترین محصولات

حل المسائل کتاب نظریه مجموعه ها و کاربردهای آن (مبانی ریاضی) لین و لین حل المسائل کتاب نظریه مجموعه ها و کاربردهای آن (مبانی ریاضی) لین و لین بازدید (72650)
پاسخ سوالات و تمرینات کتاب نظریه مجموعه ...
مثلث نوشته دکتر میرزاوزیری مثلث نوشته دکتر میرزاوزیری بازدید (39190)
کتاب مثلث دکتر میرزاوزیری ، رمز فایل www...
اشتباه سوزنبان دکتر میرزاوزیری اشتباه سوزنبان دکتر میرزاوزیری بازدید (36771)
نویسنده : دکتر مجید میرزاوزیری ؛ چاپ او...
آشنایی با نظریه گراف، دوگلاس بی وست آشنایی با نظریه گراف، دوگلاس بی وست بازدید (33165)
دانلود کامل کتاب آشنایی با نظریه گراف دو...
حافظه استاد، نوشته دکتر میرزاوزیری حافظه استاد، نوشته دکتر میرزاوزیری بازدید (32938)
حافظه استاد، نوشته دکتر میرزاوزیری چاپ...

جشنواره ملی رسانه های دیجیتال

امنیت در پرداخت ها

تعداد بازدید مطالب
14141880

ارسال پیام برای ما

  Mail is not sent.   Your email has been sent.
بالا