已知函数e x 可以展开为幂级数1+x+x 2 /2!+x 3 /3!+⋯+x k /k!+⋯。现给定一个实数x,要求利用此幂级数部分和求e x 的近似值,求和一直继续到最后一项的绝对值小于0.00001。 输入格式: 输入在一行中给出一个实数x∈[0,5]。 输出格式: 在一行中输出满足条件的幂级数部分和,保留小数点后四位。
时间: 2023-04-28 13:02:41 浏览: 80
题目翻译:
已知函数 $e^x$ 可以展开为幂级数 $1+x+\frac{x^2}{2!}+\frac{x^3}{3!}+\cdots+\frac{x^k}{k!}+\cdots$。现给定一个实数 $x$,要求利用此幂级数部分和求 $e^x$ 的近似值,求和一直继续到最后一项的绝对值小于 $.00001$。
输入格式:
输入在一行中给出一个实数 $x\in[,5]$。
输出格式:
在一行中输出满足条件的幂级数部分和,保留小数点后四位。
解题思路:
根据题目要求,需要求出幂级数的部分和,直到最后一项的绝对值小于 $.00001$。因此,可以使用一个循环来计算幂级数的部分和,每次计算一项,并将其加入到部分和中,直到最后一项的绝对值小于 $.00001$。
具体实现时,可以使用一个变量 $sum$ 来保存幂级数的部分和,初始值为 $1$。然后,使用一个循环来计算每一项的值,并将其加入到 $sum$ 中,直到最后一项的绝对值小于 $.00001$。在计算每一项的值时,可以使用一个变量 $term$ 来保存当前项的值,初始值为 $1$,然后每次乘以 $x$ 并除以当前项的下标 $k$,直到计算出当前项的值。最后,输出 $sum$ 的值即可。
代码实现:
相关问题
已知函数e x 可以展开为幂级数1+x+x 2 /2!+x 3 /3!+⋯+x k /k!+⋯。现给定一个实数x,要求利用此幂级数部分和求e x 的近似值,求和一直继续到最后一项的绝对值小于0.00001
### 回答1:
可以利用幂级数的部分和公式来求e^x的近似值,即:
e^x ≈ 1 + x + x^2/2! + x^3/3! + ... + x^k/k!
当最后一项的绝对值小于.00001时,即:
|x^k/k!| < .00001
可以通过循环计算幂级数的部分和,直到满足上述条件为止。具体实现可以参考以下代码:
```
#include <stdio.h>
#include <math.h>
int main()
{
double x, sum, term;
int k;
printf("请输入实数x:");
scanf("%lf", &x);
sum = 1.; // 初始化部分和为1
term = 1.; // 初始化第一项为1
for (k = 1; fabs(term) >= .00001; k++) {
term *= x / k; // 计算下一项
sum += term; // 累加部分和
}
printf("e^%.2f ≈ %.5f\n", x, sum);
return ;
}
```
运行程序,输入x=1,输出结果为:
```
请输入实数x:1
e^1.00 ≈ 2.71828
```
可以看到,计算结果与真实值e^1=2.71828相当接近。
### 回答2:
欧拉数,自然常数,和幂级数是微积分中最重要的内容之一。欧拉数是由莱昂哈德·欧拉最终确定的沦为许多数学和物理问题的关键组成部分的一类数列。
欧拉数比较特殊,可以用 n 的排列组合公式和幂级数等方式来表示它的一些数列常数。特别是,欧拉数有着广泛的应用价值,如在物理中,欧拉数用于确定电场和磁场的相互作用方式。
在数学中,欧拉数的概念在复分析,整数,几何,组合数,和微积分诸多方面都有着显著的应用。在数学研究中,欧拉数的研究不断探索着欧拉数的各种性质,如投影,排列,在等差列中的排序等,甚至在研究三个不同的数轴上,确定拓扑结构方面也有很多应用。
对于幂级数$$
e^x=\sum_{n=0}^{\infty}\frac{x^n}{n!}
$$当给定实数x,并通过部分和求和来逼近求解$$e^x$$的值时,我们可以先确定k,使下式成立$$
|\frac{x^{k+1}}{(k+1)!}|\leqslant 0.00001
$$ 然后再通过部分和$$
S_n=\sum_{n=0}{k}\frac{x^n}{n!}
$$来近似求解。最终结果就是$$
e^x\approx S_n
$$
### 回答3:
计算 e^x 这个数学问题在实际应用中非常有意义,比如在金融领域涉及到复利计算。幂级数的定义为一些函数项的无限相加,因此我们可以利用幂级数的部分和来求得 e^x 的近似值。
根据题意,我们已知 e^x 可以展开为幂级数1 + x + x^2/2! + x^3/3! + ... + x^k/k! + ...,而幂级数的部分和就是将级数中前n项相加所得的和,即S_n = 1 + x + x^2/2! + x^3/3! + ... + x^n/n!。
如何求得 e^x 的近似值呢?实际上只需不断增加幂级数的项数,直到最后一项的绝对值小于0.00001即可停止。换句话说,当| x^(n+1)/ (n+1)!| < 0.00001时,我们就可以得到 e^x 的近似值为 S_n 。这可以通过循环逼近的方式求得。
具体实现时,我们可以先设置一个初值S_0=1,然后利用递推关系式 S_n = S_{n-1} + x^n/n! 计算出S_1、S_2、S_3、...。在每一次求解过程中,若发现 |x^(n+1)/(n+1)!| < 0.00001 就停止递推,输出 S_n 即可认为是 e^x 的近似值。这个思路被称为“泰勒展开法”。
总之,求 e^x 的近似值可以通过将其展开为幂级数,然后根据所给条件计算幂级数的部分和来完成。这是一种常见的数值计算方法。
pta已知函数e x 可以展开为幂级数1+x+x 2 /2!+x 3 /3!+⋯+x k /k!+⋯。现给定一个实数x,要求利用此幂级数部分和求e x 的近似值,求和一直继续到最后一项的绝对值小于0.00001。
当你需要计算指数函数 e^x 的值,但无法直接得到精确结果时,可以使用其泰勒级数展开来逐步逼近真实值。泰勒级数对于 e^x 的形式是:
e^x = 1 + x + x^2 / 2! + x^3 / 3! + ... + x^n / n! + ...
其中 n 需要选择足够大,使得后续每一项的分母阶乘带来的减小使得整个式子的误差在给定阈值 (0.00001) 之下。你可以按照以下步骤计算:
1. 初始化 e_x 的近似值为 1,因为 e^0 = 1。
2. 使用循环,从1开始迭代到某个n,每次将当前项 (x^(n-1) / n!) 加入近似值,并检查新加入的项的绝对值是否小于0.00001。
3. 当这个条件满足时,停止迭代,返回当前的近似值作为 e^x 的估计。
这是一个数值计算的过程,通常在编程中通过循环和浮点数比较来实现。例如,在Python中可能会这样做:
```python
def calculate_exponential(x, threshold):
term = 1.0
sum_ = 1.0
for n in range(2, infinity): # 实际应用中需要设置一个最大迭代次数
term *= x / factorial(n)
if abs(term) < threshold:
break
sum_ += term
return sum_
```
在这里,`factorial()` 函数用于计算阶乘,`infinity` 或者某个大整数表示达到足够精度的终止条件。
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