Lição 28 — Polinômio de Taylor e Aproximação Polinomial
Polinômio de Taylor de ordem n em torno de um ponto: fórmula, resto de Lagrange e estimativas de erro. Polinômios de Maclaurin das funções elementares. Aplicações em análise numérica.
Used in: Cálculo 1 — Unidade 3 · USP MAC0105 · ITA MA-011
Rigorous notation, full derivation, hypotheses
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Exemplos
Exercícios
Exercise list
30 exercises · 7 with worked solution (25%)
- Ex. 28.1Application
Encontre o polinômio de Taylor de grau 2 para centrado em .
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Para centrado em : , então , então . Portanto . - Ex. 28.2ApplicationAnswer key
Encontre o polinômio de Taylor de grau 2 para centrado em .
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Para em : , , . Logo . - Ex. 28.3Application
Encontre o polinômio de Taylor de grau 2 para centrado em .
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Para em : , então , então . Portanto .Show step-by-step (with the why)
- Calcule , , .
- Aplique .
- Substitua: .
- Simplifique o coeficiente: .
- Ex. 28.4ApplicationAnswer key
Verifique que a escolha na estimativa do resto para em , avaliada em , garante . Qual é o grau mínimo que funciona?
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Para em , com : , . O resto satisfaz , que é menor que . - Ex. 28.5Understanding
Encontre o menor tal que a estimativa do resto de Lagrange para , centrado em , garanta em todo .
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Para , em todo lugar. Precisamos . Testando: dá — ops, ainda alto. Para sobre : é verificado numericamente. - Ex. 28.6ApplicationAnswer key
Encontre a série de Taylor de centrada em .
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Escreva , logo . Pelo binômio de Newton: . - Ex. 28.7Application
Encontre a série de Taylor de centrada em .
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Em : , , , . Logo . - Ex. 28.8ApplicationAnswer key
Compute a série de Taylor de em torno de .
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Para em : , , , , derivadas maiores nulas. Logo . A série é exata (polinômio).Show step-by-step (with the why)
- Calcule as derivadas: , , , .
- Avalie em : 1, 3, 6, 6.
- Construa com esses coeficientes divididos por .
- Ex. 28.9Application
Compute a série de Taylor de em torno de .
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Para em : , logo . O coeficiente do Taylor é . Portanto . - Ex. 28.10Application
Compute a série de Taylor de em torno de .
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Em : , , logo . A série é . - Ex. 28.11Application
Usando substituições adequadas, escreva a série de Maclaurin do binômio .
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Use com e . Os primeiros termos: . - Ex. 28.12Modeling
Use o teorema binomial para estimar via com erro menor que .
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Use . Com a série binomial até : onde . Resultado: . - Ex. 28.13Application
Encontre a série de Maclaurin de .
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Parta de com : . Multiplique por : . - Ex. 28.14ApplicationAnswer key
Encontre a série de Maclaurin de .
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A série de Maclaurin de é . Dividindo por : , válida para todo (e por continuidade extensível a 0). - Ex. 28.15Application
Encontre a série de Maclaurin de .
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Substitua na série de : . Os primeiros termos: . - Ex. 28.16Understanding
Encontre a série de Maclaurin de usando a identidade .
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Use a identidade . A série de . Logo .Show step-by-step (with the why)
- Identidade: .
- Série de : substitua em .
- Some as séries com os fatores 1/2.
- Ex. 28.17Application
Encontre a série de Maclaurin de integrando a série de termo a termo.
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A série de . Integrando termo a termo de 0 a : . - Ex. 28.18Understanding
Encontre o raio de convergência da série de Maclaurin de .
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A série de Maclaurin de . Pelo teste da razão: . Raio de convergência . - Ex. 28.19Understanding
Encontre o raio de convergência da série de Maclaurin de .
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A série de Maclaurin de . Teste da razão: . - Ex. 28.20UnderstandingAnswer key
Encontre o raio de convergência da série de Maclaurin de .
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Substitua em : . A série converge quando , ou seja ; raio . - Ex. 28.21Modeling
Encontre os polinômios de Taylor de grau aproximando para próximo de 0, para , e .
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Substitua em : . Para : ; : ; : . - Ex. 28.22Application
Calcule os polinômios de Taylor e centrados em para .
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Para em : , , , . Logo e (coeficiente de grau 3 é zero). - Ex. 28.23Application
Calcule para em e estime o erro em .
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. Em : — ops, o cálculo correto: . Mas o enunciado pede também avaliado lá e erro em : . A opção marcada combina ambas estimativas parciais. - Ex. 28.24Understanding
Encontre o polinômio de Taylor de grau 2 para em torno de . O que você nota sobre o resultado?
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Para : , , . Logo . O polinômio de Taylor de grau 2 de um polinômio de grau 2 em torno de 0 é o próprio polinômio. - Ex. 28.25Application
Suponha que , , , . Qual é o polinômio de Taylor de grau 2 de centrado em ?
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Dados , , : . - Ex. 28.26ApplicationAnswer key
Dados , , , , , determine o polinômio de grau 4 centrado em .
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Dados , , , , : .Show step-by-step (with the why)
- Coeficiente de : .
- .
- Escreva .
- Ex. 28.27Application
Escreva os quatro primeiros termos da série de Maclaurin de dado que , , , .
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Dados , , , : . Série: . - Ex. 28.28Application
Encontre os quatro primeiros termos da série de Taylor de em torno de .
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Para em : , logo . Coeficiente de Taylor: . Série: . - Ex. 28.29Challenge
Resolva exatamente para : .
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A série . Portanto . - Ex. 28.30Challenge
Reconhecendo cada série abaixo como uma série de Taylor avaliada num ponto específico, encontre a soma:
A:
B:
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A: (série geométrica com ). B: (série de em ).Show step-by-step (with the why)
- Série A: identifique como geométrica com , .
- Série B: compare com — qual é o valor de ?
- Conclua: A = 3/2, B = cos 3.
Fontes
- OpenStax Calculus Volume 2, §6.3–6.4 — CC-BY-NC-SA. https://openstax.org/books/calculus-volume-2/pages/6-3-taylor-and-maclaurin-series
- Active Calculus (Boelkins), §8.2 e §8.4 — CC-BY-NC-SA 4.0. https://activecalculus.org/single/sec-8-2-taylor-poly.html