内容正文:
高考研究在线3 泰勒公式与超越不等式在导数中的应用
第三章 一元函数的导数及其应用
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对同学们来说,“ex≥1+x”“x-1≥ln x,x∈(0,+∞)”“sin x <x<tan x”这三个不等式并不陌生,均源自教材习题.三个不等式看似平淡无奇,实际上,其隐含了深厚的高等数学背景,且均来源于《数学分析》中的泰勒公式(人教A版必修第一册P256T26仅展示了sin x及cos x的泰勒公式),熟知ex 、ln x、sin x及cos x的泰勒展开式,可以快速解答与之相关的试题.
1.泰勒公式
若f (x)在x=0点有n阶导数,那么
f (x)=f (0)+f ′(0)x+ eq \f(f″(0),2!)x2+…+ eq \f(f(n)(0),n!)xn+o(xn)(泰勒公式:在x=0时的麦克劳林公式),
于是:(1)ex=1+x+ eq \f(x2,2!)+ eq \f(x3,3!)+…+ eq \f(xn,n!)+o(xn),x∈R;
(2) eq \f(1,1-x)=1+x+x2+…+xn+o(xn),x∈(-1,1);
(3)ln (1+x)=x- eq \f(x2,2)+ eq \f(x3,3)-…+(-1)n-1 eq \f(xn,n)+o(xn),x∈(-1,1];
(4)cos x=1- eq \f(x2,2!)+ eq \f(x4,4!)-…+(-1)n eq \f(x2n,(2n)!)+o(x2n),x∈R;
(5)sin x=x- eq \f(x3,3!)+ eq \f(x5,5!)-…+(-1)n-1 eq \f(x2n-1,(2n-1)!)+o(x2n-1),x∈R.
2.两个超越不等式:(注意解答题需先证明后使用)
(1)对数型超越放缩: eq \f(x-1,x)≤ln x≤x-1(x>0),
ln (1+x)=x- eq \f(1,2)x2+ eq \f(1,3)x3-…+(-1)n-1 eq \f(1,n)xn+Rn(x)…(1).
上式(1)中等号右边只取第一项得:ln (1+x)≤x(x>-1)……结论①;
用x-1替换上式结论①中的x得:ln x≤x-1(x>0