Serie de taylor

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La serie de Taylor
 
Si la función f y sus primeras n+1 derivadas son continuas, en un intervalo que contiene a y x, entonces el valor de la función esta dado por:
 

 
Con frecuencia es conveniente simplificar la serie de Taylor definiendo un paso h = xi+1 - xi  expresando la serie de Taylor como:
 

 
Uso de la expansión en serie de Taylor para aproximar una función con un númeroinfinito de derivadas.
 
Utilizar los términos de la serie de Taylor con n= 0 hasta 6 para aproximar la función f(x) = cos(x) en xi+1 = /3 y sus derivadas en xi = /4. Esto significa que h = /3- /4 =/12, los valores de las derivadas y el error de aproximación se presenta en la siguiente tabla.
 
Orden n | fn(x) | fn(/4) | error (%) |
0 | cos(x) | 0.707106781 | -41.4 |
1 | -sen(x) |0.521986659 | -4.4 |
2 | -cos(x) | 0.497754491 | 0.449 |
3 | sen(x) | 0.499869147 | 2.62x10-2 |
4 | cos(x) | 0.500007551 | -1.51x10-3 |
5 | -sen(x) | 0.500000304 | -6.08x10-5 |
6 | -cos(x) | 0.499999988 | 2.40x10-6 |
 
 
Note, que a medida que se introducen más términos, la aproximación se vuelve más exacta y el porcentaje de error disminuye. En general podemos tener una aproximaciónpolinomial de la función coseno, con sus derivadas en cero dada por
 
Orden n | fn(x) | fn() |
0 | cos(x) | 1 |
1 | -sen(x) | 0 |
2 | -cos(x) | -1 |
3 | sen(x) | 0 |
4 | cos(x) | 1 |
5 | -sen(x) | 0 |
6 | -cos(x) | -1 |
7 | sen(x) | 0 |
8 | cos(x) | 1 |
9 | -sen(x) | 0 |
10 | -cos(x) | -1 |
 
La aproximación polinomial final queda:
 http://descartes.cnice.mec.es/materiales_didacticos/Desarrollo_serie_taylor/Desarrollo_en_serie_de_taylor.htm
DESARROLLO EN SERIE DE TAYLOR

La función p(x)=a0+a1x+a2x2+..........+anxn, en la que los coeficientes ak son constantes, se llama polinomio de grado n. En particular y=ax+b es un polinomio de primer grado e y=ax2+bx+c es un polinomio de segundo grado. Los polinomios pueden considerarse las funciones más sencillas detodas. Para calcular su valor para una x dada, necesitamos emplear únicamente las operaciones de adición, sustracción y multiplicación; ni siquiera la división es necesaria. Los polinomios son funciones continuas para todo x y tienen derivadas de cualquier orden. Además la derivada de un polinomio es también un polinomio de grado inferior en una unidad, y las derivadas de orden n+1 y superiores de unpolinomio de grado n son nulas.
Si a los polinomios añadimos las funciones de la forma y=p(x)/q(x) (cociente de polinomios, para cuyo cálculo necesitamos también de la división), las funciones raíz cuadrada de x y raíz cúbica de x, y finalmente, las combinaciones aritméticas de los tipos anteriores, obtenemos esencialmente las funciones cuyos valores pueden calcularse por métodos aprendidos en elbachillerato.
A este nivel se tienen nociones de algunas otras funciones tales como log(x), sen(x), ex, ..., pero, aunque se estudian sus propiedades más importantes, no se da una respuesta a las preguntas: ¿Cómo calcularlas? ¿Qué clase de operaciones, por ejemplo, es necesario realizar sobre la x para obtener log(x) o sen(x)?. La respuesta a estas preguntas la proporcionan los métodosdesarrollados por el análisis matemático. Examinemos uno de estos métodos.
Fórmula de Taylor
Sea f(x) una función definida en un intervalo que contiene al punto a, con derivada de todos los órdenes.
El polinomio de primer grado p1(x) = f(a) + f ' (a) (x-a) tiene el mismo valor que f(x) en el punto x=a y también, como se comprueba fácilmente, la misma derivada que f(x) en este punto. Su gráfica es unarecta tangente a la gráfica de f(x) en el punto a.
Es posible elegir un polinomio de segundo grado, p2(x) = f(a) + f ' (a) (x-a) + ½ f ' ' (a) (x-a)2, tal que en el punto x=a tenga el mismo valor que f(x) y valores también iguales para su primera y segunda derivadas. Su gráfica en el punto a se acercará a la de f(x) más que la anterior. Es natural esperar que si construimos un polinomio que en...
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