编写函数,计算ln(1 ) x 的级数表达式。使用所编的函数分别计算 x=0.01、0.1、 0.9、1.0 时ln(1 ) x 的值。
时间: 2024-09-15 08:05:46 浏览: 53
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为了计算 \(\ln(1 + x)\) 的级数表达式,我们可以使用麦克劳林级数(Maclaurin series),对于 \(|x| < 1\),这个无穷级数展开为:
\[
\ln(1 + x) = x - \frac{x^2}{2} + \frac{x^3}{3} - \frac{x^4}{4} + \cdots + (-1)^{n+1} \frac{x^n}{n} + \mathcal{O}(x^{n+1})
\]
其中 \(\mathcal{O}(x^{n+1})\) 表示当 \(x\) 趋近于0时高阶项的贡献。
这是一个无限序列,但在实际应用中,我们可以截断到某个有限项来得到近似值。下面是一个简单的 Python 函数,用于计算前 n 项的和:
```python
def ln_series_sum(x, n=5):
if abs(x) > 1:
raise ValueError("Input x must be less than 1 in absolute value.")
result = x
for i in range(2, n+1):
sign = -1 if i % 2 else 1
result += sign * (x**i / i)
return result
# 计算给定 x 值的近似值
x_values = [0.01, 0.1, 0.9, 1.0]
series_results = [ln_series_sum(x) for x in x_values]
print(f"当 x = {x_values} 时,ln(1 + x) 的值分别为:")
for x, result in zip(x_values, series_results):
print(f"{x}: {result}")
```
这个函数会计算 \(x\) 的前五项(默认),你可以通过改变 `n` 参数来调整精度。注意,当 `x` 接近1时,级数可能不再收敛,所以对 `x=1` 的计算需要特别处理。
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