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taylor_series

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taylor_series [2020/11/21 00:27] hkimsciltaylor_series [2020/11/26 08:01] (current) hkimscil
Line 1: Line 1:
-====== Taylor series ======+====== Taylor series 테일러 급수 ======
 Taylor's series of $e^x$ Taylor's series of $e^x$
 일반화된 설명은 너무 복잡하고 아래와 같이 생각해보자 일반화된 설명은 너무 복잡하고 아래와 같이 생각해보자
Line 6: Line 6:
 $e^x = \displaystyle \sum_{k=0}^\infty {\frac{x^k}{k!}}$ 이라고 하면 $e^x = \displaystyle \sum_{k=0}^\infty {\frac{x^k}{k!}}$ 이라고 하면
  
-\begin{eqnarray*} +\begin{align*} 
-e^x & = \displaystyle \sum_{k=0}^\infty {\frac{x^k}{k!}} \\ +e^x & = \displaystyle \sum_{k=0}^\infty {\frac{x^k}{k!}} \\ 
-& = 1 + x + \frac{x^2}{2!} + \frac{x^3}{3!} + \frac{x^4}{4!} + . . .  \\ +& = 1 + x + \frac{x^2}{2!} + \frac{x^3}{3!} + \frac{x^4}{4!} + . . .  \\ 
-\end{eqnarray*}+\end{align*} 
 $x=2$ 일 때 $x=2$ 일 때
-\begin{eqnarray*+\begin{align
-e^x & = & 1 + + \frac{2^2}{2!} + \frac{2^3}{3!} + \frac{2^4}{4!} + \frac{2^5}{5!} +  . . .  \\ +e^x & = & 1 + + \frac{2^2}{2!} + \frac{2^3}{3!} + \frac{2^4}{4!} + \frac{2^5}{5!} +  . . .  \\ 
-\end{eqnarray*}+\end{align}
 R에서  R에서 
 <code> <code>
Line 23: Line 24:
  
 </code> </code>
 +즉, $e^x = 7.389056$ 임을 알고 있다. 이제 $(1)$을 이용해서 계산을 해보고 이것이 R에서의 계산과 같음을 확인해 본다. 
 +
  
 실제 계산을 해보면 실제 계산을 해보면
Line 28: Line 31:
 | $1 + 2$  | $3$    | $1 + 2$  | $3$   
 | $1 + 2 + \displaystyle \frac{2^2}{2!}$  | $5$    | $1 + 2 + \displaystyle \frac{2^2}{2!}$  | $5$   
-| $1 + 2 + \displaystyle \frac{2^2}{2!} + \displaystyle \frac{2^3}{3!}  $  | $6.333...$    | +| $1 + 2 + \displaystyle \frac{2^2}{2!} + \displaystyle \frac{2^3}{3!}  $  | $6.333333$    | 
 | $1 + 2 + \displaystyle \frac{2^2}{2!} + \displaystyle \frac{2^3}{3!} +  \displaystyle \frac{2^4}{4!} $  | $7$  |  | $1 + 2 + \displaystyle \frac{2^2}{2!} + \displaystyle \frac{2^3}{3!} +  \displaystyle \frac{2^4}{4!} $  | $7$  | 
-| $1 + 2 + \displaystyle \frac{2^2}{2!} + \displaystyle \frac{2^3}{3!} +  \displaystyle \frac{2^4}{4!} +   \displaystyle \frac{2^5}{5!} $  | $7.2666...$   |  +| $1 + 2 + \displaystyle \frac{2^2}{2!} + \displaystyle \frac{2^3}{3!} +  \displaystyle \frac{2^4}{4!} +   \displaystyle \frac{2^5}{5!} $  | $7.266667$   |  
-| $1 + 2 + \displaystyle \frac{2^2}{2!} + \displaystyle \frac{2^3}{3!} +  \displaystyle \frac{2^4}{4!} +   \displaystyle \frac{2^5}{5!} +   \displaystyle \frac{2^6}{6!} $  | $7.3555...$   |  +| $1 + 2 + \displaystyle \frac{2^2}{2!} + \displaystyle \frac{2^3}{3!} +  \displaystyle \frac{2^4}{4!} +   \displaystyle \frac{2^5}{5!} +   \displaystyle \frac{2^6}{6!} $  | $7.355556$   |  
-| $1 + 2 + \displaystyle \frac{2^2}{2!} + \displaystyle \frac{2^3}{3!} +  \displaystyle \frac{2^4}{4!} +   \displaystyle \frac{2^5}{5!} +   \displaystyle \frac{2^6}{6!} +   \displaystyle \frac{2^7}{7!} $  | $7.3809...$   |  +| $1 + 2 + \displaystyle \frac{2^2}{2!} + \displaystyle \frac{2^3}{3!} +  \displaystyle \frac{2^4}{4!} +   \displaystyle \frac{2^5}{5!} +   \displaystyle \frac{2^6}{6!} +   \displaystyle \frac{2^7}{7!} $  | $7.380952 $   |  
-| $1 + 2 + \displaystyle \frac{2^2}{2!} + \displaystyle \frac{2^3}{3!} +  \displaystyle \frac{2^4}{4!} +   \displaystyle \frac{2^5}{5!} +   \displaystyle \frac{2^6}{6!} +   \displaystyle \frac{2^7}{7!} + \displaystyle \frac{2^8}{8!} $  | $7.3873...$   +| $1 + 2 + \displaystyle \frac{2^2}{2!} + \displaystyle \frac{2^3}{3!} +  \displaystyle \frac{2^4}{4!} +   \displaystyle \frac{2^5}{5!} +   \displaystyle \frac{2^6}{6!} +   \displaystyle \frac{2^7}{7!} + \displaystyle \frac{2^8}{8!} $  | $7.387302 $   |  
 +| $. . . $  $. . . $  | 
 + 
 +이를 R에서 function으로 만들어 구현해보면 
 +<code> 
 +mytaylor <- function(x, n) { 
 +    mysum <- 0 
 +    for (k in c(0:n)) { 
 +        current <- (x^k/fact(k)) 
 +        mysum <- mysum + current 
 +        cat(k, mysum, "\n"
 +    } 
 +
 +</code> 
 +위의 펑션을 사용하여 
 +<code> 
 +mytaylor(2, 8) 
 +</code> 
 + 
 +<code> 
 +> mytaylor(2, 8) 
 +0 1  
 +1 3  
 +2 5  
 +3 6.333333  
 +4 7  
 +5 7.266667  
 +6 7.355556  
 +7 7.380952  
 +8 7.387302  
 +</code> 
 + 
 +15 이상 계산하면 원계산의 7.389056 값을 보여준다. 
 +<code> 
 +> mytaylor(2, 15) 
 +0 1  
 +1 3  
 +2 5  
 +3 6.333333  
 +4 7  
 +5 7.266667  
 +6 7.355556  
 +7 7.380952  
 +8 7.387302  
 +9 7.388713  
 +10 7.388995  
 +11 7.389046  
 +12 7.389055  
 +13 7.389056  
 +14 7.389056  
 +15 7.389056  
 +</code> 
 + 
 +정리. 아래의 (2)가 $e^x$ 이 되는 형태가 많이 쓰이니 기억해 두는 것이 좋다. 
 +\begin{align} 
 +\displaystyle \sum_{k=0}^\infty {\frac{x^k}{k!}} & = 1 + x + \frac{x^2}{2!} + \frac{x^3}{3!} + \frac{x^4}{4!} + . . .  \\ 
 +& = e^x \nonumber \\ 
 +\end{align} 
  
taylor_series.1605886022.txt.gz · Last modified: 2020/11/21 00:27 by hkimscil

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