Differentiëren, afgeleide functies en Taylorbenaderingen: Taylorbenaderingen
Taylorveeltermen
Benadering een wiskundige functie met een lineaire functie We hebben al gezien dat we de grafiek van een 'nette' functie in de buurt van een punt kunnen benaderen met de raaklijn gegeven door de vergelijking Dit is precies dié rechte lijn, die in de buurt van het dichtst bij de grafiek van ligt.
De rechte lijn is de grafiek van de volgende veeltermfunctie Merk op dat de enige eerstegraadsveelterm is met de eigenschap dat
Als er één schaap over de dam is volgen er meer: we kunnen het bovenstaande ook voor tweedegraadsveeltermen doen.
Benadering van een wiskundige functie met een kwadratische functie We veronderstellen dat ook de tweede afgeleide van bestaat (dit is onderdeel van de 'netheid' van de functie).
Neem nu de veeltermfunctie Dan geldt De grafiek van is precies dié parabool, die in de buurt van het dichtst bij de grafiek van ligt. Deze parabool ligt in de buurt van dichter bij de grafiek van dan de raaklijn in dit punt.
Benadering van een wiskundige functie met een veelterm van graad 3 Je kunt hierna weer doorgaan met derdegraadsveeltermen en de veeltermfunctie nemen. De grafiek van deze derdegraadsveelterm ligt dan weer dichter dan bij de grafiek van dan beide voorafgaande benaderingen.
De volgende stelling van Taylor maakt bovenstaande uitspraken precies; bovendien werkt hij voor veeltermen van willekeurige graad. We zeggen dat een functie keer differentieerbaar is als bestaan.
Stelling van Taylor Veronderstel dat een natuurlijk getal is en de functie tenminste keer differentieerbaar is. Dan is met een veeltermfunctie van graad en voor een of andere die tussen en in ligt en van afhangt.
De veelterm heet de Taylorveelterm (Taylorpolynoom) voor rondom van graad ; heet de (Lagrange) restterm van orde .English
Eigenlijk zouden we en moeten schrijven om de afhankelijkheid van aan te geven, maar die is meestal uit de context duidelijk. Voor numerieke benaderingsmethoden zijn de volgende twee opmerkingen van belang: en Om schrijfwerk te besparen, maar toch een indicatie van de orde van grootte van een afbreekfout aan te geven, maakt men vaak gebruik van het (grote ) -symbool van Landau en schrijft men ook
Onderstaande tabel geeft de kwadratische benaderingen van enkele functies rond de oorsprong.
Taylorbenadering van een functie In onderstaand interactief diagram kun je visueel inspecteren hoe goed een Taylorveelterm van zekere orde rondom een ontwikkelpunt een gegeven functie benadert.
Een directe berekening laat zien dat 6-de orde Taylorbenadering van rond het punt 0, gegeven wordt door . De absolute waarde van de zevende afgeleide is maximaal 1. Dus: Er geldt dat voor . Dus op het interval wordt de sinusfunctie tot op een fout van benaderd door de veelterm .