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Lição 17 — Séries de Taylor e Maclaurin

Séries de Taylor e Maclaurin: construção, erro (resto de Lagrange e Taylor), aproximações polinomiais de funções elementares e aplicações.

Used in: Cálculo 2 — Unidade 2 · USP MAT0112 · ITA MA-012

f(x)=n=0f(n)(a)n!(xa)n,RN(x)=f(N+1)(c)(N+1)!(xa)N+1f(x) = \sum_{n=0}^{\infty}\frac{f^{(n)}(a)}{n!}(x-a)^n,\quad R_N(x) = \frac{f^{(N+1)}(c)}{(N+1)!}(x-a)^{N+1}

A série de Taylor de $f$ centrada em $a$ usa todas as derivadas de $f$ em $a$. O resto de Lagrange RNR_N quantifica o erro de truncamento na ordem NN.

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Rigorous notation, full derivation, hypotheses

Séries de Taylor e resto

Série de Taylor

Se ff tem derivadas de todas as ordens em x=ax = a: f(x)=n=0f(n)(a)n!(xa)nf(x) = \sum_{n=0}^\infty\frac{f^{(n)}(a)}{n!}(x-a)^n

Quando a=0a = 0: série de Maclaurin.

Resto de Taylor (forma de Lagrange)

O polinômio de Taylor de grau NN é TN(x)=n=0Nf(n)(a)n!(xa)nT_N(x) = \displaystyle\sum_{n=0}^N\frac{f^{(n)}(a)}{n!}(x-a)^n.

O erro é RN(x)=f(x)TN(x)R_N(x) = f(x) - T_N(x). Forma de Lagrange: RN(x)=f(N+1)(c)(N+1)!(xa)N+1R_N(x) = \frac{f^{(N+1)}(c)}{(N+1)!}(x-a)^{N+1} para algum cc entre aa e xx.

Estimativa: RN(x)M(N+1)!xaN+1|R_N(x)| \leq \dfrac{M}{(N+1)!}|x-a|^{N+1} onde M=maxf(N+1)M = \max|f^{(N+1)}| no intervalo.

Séries de Maclaurin fundamentais

ex=n=0xnn!,todo xe^x = \sum_{n=0}^\infty\frac{x^n}{n!}, \quad \text{todo }x sinx=n=0(1)nx2n+1(2n+1)!,todo x\sin x = \sum_{n=0}^\infty\frac{(-1)^n x^{2n+1}}{(2n+1)!}, \quad \text{todo }x cosx=n=0(1)nx2n(2n)!,todo x\cos x = \sum_{n=0}^\infty\frac{(-1)^n x^{2n}}{(2n)!}, \quad \text{todo }x ln(1+x)=n=1(1)n1xnn,1<x1\ln(1+x) = \sum_{n=1}^\infty\frac{(-1)^{n-1}x^n}{n}, \quad -1 < x \leq 1 (1+x)α=n=0(αn)xn,x<1(1+x)^\alpha = \sum_{n=0}^\infty\binom{\alpha}{n}x^n, \quad |x| < 1

Exemplos resolvidos


Exercícios

Bloco A — Construção e estimativa

Bloco B — Resto e precisão

Bloco C — Nível ITA/USP

To continue

  • Stewart, J. — Cálculo, vol. 2, §11.10 — Cengage, 8ª ed.
  • Guidorizzi, H.L. — Um Curso de Cálculo, vol. 3, §9.8 — LTC, 5ª ed.
  • Apostol, T.M. — Calculus, vol. 1, §10.23–10.25 — Wiley, 2ª ed.
  • OpenStaxCalculus II, §6.3 — CC-BY (openstax.org)
  • Demidovich, B. — Problemas e Exercícios de Análise Matemática, §5.7 — Mir

Updated on 2026-05-28 · Author(s): Clube da Matemática

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