用matlab回答以下问题(1)求y=cosx在x=0处的泰勒展开式 (2) 计算cos1的近似值,为使精度达到10的负四次方,需要用多少次 多项式近似代替函数y=cosx?
时间: 2024-03-31 15:33:06 浏览: 172
(1) y=cosx在x=0处的泰勒展开式为:
cos(x) = 1 - (x^2)/2! + (x^4)/4! - (x^6)/6! + ...
展开式中每一项的系数为(-1)^n/(2n)!, n为非负整数。
(2) 为使精度达到10的负四次方,即小数点后第5位开始有误差,需要用到第n项的余项Rn,满足|Rn| < 10^(-5)。cos(1)的泰勒展开式为:
cos(1) = 1 - 1/2! + 1/4! - 1/6! + ... + (-1)^n/(2n)! + Rn
由于cos(x)在[-1,1]内的二阶导数的绝对值不超过1,因此余项Rn可以用拉格朗日余项公式来估计:
|Rn| <= |f^(n+1)(z)|*|x^(n+1)/(n+1)!|,其中z为x和0之间的某个实数。
因此有:
|Rn| <= 1*1^(n+1)/(n+1)!
令|Rn| < 10^(-5),则有:
1/(n+1)! < 10^(-5)
解得n > 4。因此,为使精度达到10的负四次方,需要用至少5次多项式近似代替函数y=cosx。
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(1) y=cosx在x=0处的泰勒展开式为:
cos(x) = 1 - (x^2)/2! + (x^4)/4! - (x^6)/6! + ...
展开式中每一项的系数为(-1)^n/(2n)!, n为非负整数。
(2) 为使精度达到10+,即小数点后第11位开始有误差,需要用到第n项的余项Rn,满足|Rn| < 10^(-11)。cos(1)的泰勒展开式为:
cos(1) = 1 - 1/2! + 1/4! - 1/6! + ... + (-1)^n/(2n)! + Rn
由于cos(x)在[-1,1]内的二阶导数的绝对值不超过1,因此余项Rn可以用拉格朗日余项公式来估计:
|Rn| <= |f^(n+1)(z)|*|x^(n+1)/(n+1)!|,其中z为x和0之间的某个实数。
因此有:
|Rn| <= 1*1^(n+1)/(n+1)!
令|Rn| < 10^(-11),则有:
1/(n+1)! < 10^(-11)
解得n > 10。因此,为使精度达到10+,需要用至少11次多项式近似代替函数y=cosx。
用Matlab,求函数y=cosx的Taylor级数,画图考察它的多阶Taylor展开式构成的多项式函数向y=cosx的图像的逼近的情况
在MATLAB中,你可以使用`taylor`函数来计算给定函数的泰勒级数,并用`polyval`函数来评估这个级数。对于函数y = cos(x),我们可以这样做:
```matlab
% 定义变量x的范围
x = linspace(-pi, pi, 1000); % 创建等间距点集
% 计算y = cos(x)的泰勒级数,例如到5阶
series_cos = taylor(cos,x,5); % 5阶泰勒展开
% 对每个x值,计算对应的Taylor多项式的值
approx_y = polyval(series_cos, x);
% 绘制原始的cos(x)曲线和它的泰勒级数近似
plot(x, cos(x), 'b', 'LineWidth', 2, 'DisplayName', 'y = cos(x)');
hold on;
plot(x, approx_y, 'r--', 'LineWidth', 1.5, 'DisplayName', '5th order Taylor Series');
% 添加标题和标签,以及显示图形
title('Comparison of y = cos(x) and its Taylor Series Approximation');
xlabel('x');
ylabel('y');
legend;
% 考察逼近情况
disp('通过比较两条曲线,你可以观察到随着泰勒级数阶数增加,其与原函数的逼近程度如何。')
```
运行这段代码后,你会看到一条蓝色的`cos(x)`曲线和一条红色的五阶泰勒级数近似线。随着泰勒级数阶数提高,红色线会越来越接近蓝色线,这就是泰勒展开在逼近原始函数的表现。
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