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文档简介

实验六:泰勒展开式的计算1、实验目的: 介绍使用Mathmatica进行泰勒展开的方法,从不同角度对泰勒展式进行观察和讨论,着重对泰勒余项的误差分析,使学生理解展开位置和展开阶数n对计算误差的影响,研究泰勒展式的应用2、实验指导:一、 级数1 求和与求积 求有限或无穷和、积的函数是: Sumf,i,imin,imax 求,其中imin可以是-,imax可以是(即+),但是必须满足iminimax。基本输入模板中也有求和专用的符号,使用模板输入更方便。 Sumf,i,imin,imax,j,jmin,jmax, 求多重和,也可以使用基本输入模板连续多次输入求和符号得到。 Productf,i,imin,imax 求,基本输入模板中也有求积符号。 Productf,i,imin,imax,j,jmin,jmax, 求多重积 ,也可以使用基本输入模板连续多次输入求积符号得到。例1 求下列级数的和与积: (1),(2) ,(3) ,(4) 。 解:In1:=Sumk2,k,1,n Out1= In2:= Out2= In3:= Sum:div:Sum does not converge. Out3= In4:= Out4= 说明:上例中第三个级数发散,Mathematica给出提示,并在不能给出结果时将输入的式子作为输出。 NSum和NProduct得到数值解。2 将函数展开为幂级数将函数展开为幂级数的函数调用格式如下: Seriesf,x,x0,n 将函数f(x)在x0 处展成幂级数直到n次项为止。 Seriesf,x,x0,n,y,y0,m 将函数f(x,y)先对y后对x展开。例2 展开下列函数为幂级数:(1) y=tgx,(2) , (3)y = f(x),(4)y = exy。 解:In1:=SeriesTanx,x,0,9 Out1= In2:=SeriesSinx /x,x,0,9 Out2= In3:=Seriesfx,x,1,7 Out3= In4:=SeriesExpx y,x,0,3,y,0,2 Out4= 说明:上例中In3表明也可以展开抽象的函数。 对已经展开的幂级数进行操作的两个函数是: Normalexpr 将幂级数expr去掉余项转换成多项式。 SeriesCoefficientexpr,n 找出幂级数expr的n次项系数。例3 将y = arcsinx展开为幂级数,只取前9项并去掉余项。 解:In1:=SeriesArcSinx,x,0,9 Out1= In2:=Normal% Out2= In3:=SeriesCoefficient%1,5 Out3=3 傅里叶级数 求傅里叶级数就是求出傅里叶系数,傅里叶系数是一个积分表达式,所以利用积分函数Integrate就可以实现。例如,设周期矩形脉冲信号的脉冲宽度为,脉冲幅度为E,周期为T,这种信号在一个周期,内的表达式为 求其傅里叶级数时,可以先求出傅利叶系数。为了和Mathematica中的常数E相区分,以下用Ee表示脉冲幅度,用tao表示脉冲宽度,根据傅利叶系数的积分表达式,输入以下语句:a0= 2/T IntegrateEe, t,-tao/2,tao/2an_ =2/T IntegrateEe Cos2n Pi t/T, t,-tao/2,tao/2bn_ =2/T IntegrateEe Sin2n Pi t/T, t,-tao/2,tao/2 可得到下面三个输出,即分别是a0,an与bn,即 a0=,an =与bn=0 从而可写出给定的傅利叶级数为: 3、实验任务:1

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