mathematica如何对函数分析展开到与原函数之间的误差为 5%,1%,0.1%时的展开项级数规律
时间: 2024-02-11 08:08:30 浏览: 215
要对一个函数进行展开分析,可以使用Mathematica中的Series函数。Series函数的一般语法如下:
Series[f[x], {x, x0, n}]
其中,f]是要展开的函数,{x, x0, n}表示展开的中心点x0以及展开的阶数n。
要求展开到与原函数之间的误差为5%、1%、0.1%,可以通过指定展开的阶数来实现。具体来说,可以先将原函数展开到一个足够高的阶数,然后计算展开项与原函数之间的误差,根据误差的大小来确定所需的展开阶数。
以下是一个例子,假设要对函数f[x] = Sin[x] 进行展开分析,求出展开项与原函数之间的误差为5%、1%、0.1%时的展开项级数规律:
```mathematica
f[x_] := Sin[x]
x0 = 0; (* 展开的中心点 *)
nmax = 20; (* 最高展开阶数 *)
(* 定义展开函数 *)
s[n_] := Series[f[x], {x, x0, n}]
(* 定义误差函数 *)
err[n_] := Abs[f[x] - s[n]]/f[x]
(* 计算并打印展开项与原函数之间的误差 *)
TableForm[Table[{n, 100*err[n]}, {n, 1, nmax}],
TableHeadings -> {None, {"展开阶数", "误差(%)"}}]
(* 找到满足误差要求的最小展开阶数 *)
n5 = Ceiling@N@FindRoot[err[n] == 0.05, {n, 10}, WorkingPrecision -> 20][[1]];
n1 = Ceiling@N@FindRoot[err[n] == 0.01, {n, 10}, WorkingPrecision -> 20][[1]];
n01 = Ceiling@N@FindRoot[err[n] == 0.001, {n, 10}, WorkingPrecision -> 20][[1]];
(* 打印结果 *)
Print["展开阶数:"];
Print["误差5%:", n5];
Print["误差1%:", n1];
Print["误差0.1%:", n01];
```
在上面的代码中,我们首先定义了要展开分析的函数f[x],然后通过定义展开函数s[n]和误差函数err[n]来计算展开项与原函数之间的误差。接着,我们使用Table函数打印了展开阶数与误差之间的对应关系,方便我们找到满足误差要求的最小展开阶数。最后,我们通过FindRoot函数求解方程err[n]=误差要求,得到了展开项与原函数之间误差为5%、1%、0.1%时的展开阶数。
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