[wiskunde] Taylorpolynoom gebruiken

Moderators: ArcherBarry, Fuzzwood

Reageer
Berichten: 316

Taylorpolynoom gebruiken

Ik heb de functie
\(f(x)=\left( e^x -1 \right) ^2\)
.

Het vierde-orde Taylorpolynoom voor deze functie heb ik bepaald en is
\(P(x)=x^2+x^3+\frac{7}{12}x^4\)
.

Nu is gegeven de functie
\(f: \rr \rightarrow \rr\)
\(f(x)=\frac{1}{\left( e^x -1 \right) ^2}-\frac{a}{x^2}-\frac{b}{x}\)
voor
\(x \neq 0\)
en
\(f(0)=c\)
Nu moet ik a,b,c bepalen zodat f continu is in x=0 door de boel onder 1 noemer te brengen en de Taylorpolynoom te gebruiken.

Onder 1 noemer gebracht:
\(f(x)=\frac{x^3-\left( ax-bx^2 \right) \left(e^x-1 \right) ^2}{x^3\left( e^x-1 \right) ^2}=\frac{x^3-(ax-bx^2)(x^2+x^3+7/12x^4)^2}{x^3(x^2+x^3+7/12x^4)}\)
In het rechterlid heb ik de polynoom ingevuld. Maar wat moet ik nu doen?

Gebruikersavatar
Pluimdrager
Berichten: 10.058

Re: Taylorpolynoom gebruiken

Je kan nu teller en noemer in f delen door x³ ...

Daarna moet je zorgen dat je nogmaals kunt delen door x², waarom?

Berichten: 316

Re: Taylorpolynoom gebruiken

Overigens een foutje in de breuk van mijn startpost waar de polynoom is ingevuld: het kwadraatje van de Taylorpolynoom in de teller moet weg.

Verder als reactie op jouw post:

Om dit te doen heb ik even de haakjes in de teller weggewerkt, ik weet namelijk niet hoe ik in deze vorm rechtstreeks
\(x^3\)
mag wegdelen. In de teller krijg ik dan een hele vervelende polynoom en in de noemer krijg ik dan uiteraard
\(\frac{7}{12}x^4+x^3+x^2\)
.

Dan door
\(x^2\)
zien te delen. Ik denk dat dit moet zodat ik in de noemer een tweede-orde polynoom krijg. Deze kan ik gelijkstellen aan 0. De gevonden x-waarden moet ik dan substitueren in de originele vergelijking en oplossen voor a,b,c. Klopt dit?

Echter wordt de kwadratische vergelijking in de noemer dan
\(\frac{7}{12}x^2+x+1=0\)
en deze heeft alleen een complexe oplossing. Dus mijn bovenstaande redenering klopt waarschijnlijk niet. Wat te doen?

Gebruikersavatar
Pluimdrager
Berichten: 10.058

Re: Taylorpolynoom gebruiken

Laat van f nu even zien wat je hebt ...

Berichten: 316

Re: Taylorpolynoom gebruiken

Uitgeschreven en
\(x^3\)
weggedeeld ziet het er zo uit:
\(f(x)=\frac{1-a-ax-\frac{7a}{12}x^2+bx+bx^2+\frac{7b}{12}x^3}{x^2+x^3+\frac{7}{12}x^4}\)
Deze is continu in x=0 als
\(\lim_{x \to 0}f(x)=f(0)\)
. Maar aangezien de noemer alleen in termen van x is en niet van a,b,c vraag ik me af hoe dit te realiseren is.

Berichten: 316

Re: Taylorpolynoom gebruiken

Ik bedenk me net dat f(0)=c gegeven is.

Dus als ik het goed heb moet er gelden:
\(\lim_{x \to 0} \frac{1-a-ax-\frac{7a}{12}x^2+bx+bx^2+\frac{7b}{12}x^3}{x^2+x^3+\frac{7}{12}x^4}=c\)
Ik denk dat deze op te lossen is met l'Hopital. Twee keer toepassen geeft:
\(\lim_{x \to 0}\frac{-14a+2b+\frac{21}{6}bx}{7x^2+6x+12}=c\)
Maar, als dit klopt, weet ik niet hoe ik verder moet.

Gebruikersavatar
Pluimdrager
Berichten: 10.058

Re: Taylorpolynoom gebruiken

Het moet zijn:
\(\lim_{x \to 0} \frac{1-a-ax-\frac{7a}{12}x^2+bx+bx^2+\frac{7b}{12}x^3}{1+x+\frac{7}{12}x^2}=c\)
Ga dat na ...

Herleid de teller op machten van x.

Berichten: 316

Re: Taylorpolynoom gebruiken

Ok, daar kom ik ook op uit nu. Het valt me ten eerste op dan 0 gewoon ingevuld kan worden en dat dit
\(c=1-a\)
oplevert.

Wat bedoel je precies met de 'teller herleiden op machten van x'?

Gebruikersavatar
Pluimdrager
Berichten: 10.058

Re: Taylorpolynoom gebruiken

Puntje schreef: vr 20 apr 2012, 10:46
Wat bedoel je precies met de 'teller herleiden op machten van x'?
Ik ben blij dat je aangeeft wat je niet begrijpt ... !

Je hebt nu een teller die je kan laten staan maar iets meer structuur geven kan geen kwaad, integendeel!

Je hebt nu (bv) -ax en ook -bx (pas op!) die zijn beide lineair dwz van de eerste graad dus kan je schrijven:

-(...)x enz dit heet herleiden op machten van x. Waar het om gaat is: wat zijn de coëfficiënten van x^0, x^1, x^2 enz.

Gebruikersavatar
Pluimdrager
Berichten: 10.058

Re: Taylorpolynoom gebruiken

Ik ben nu toch x² kwijt in de noemer, het moet zijn:
\(\lim_{x \to 0} \frac{1-a-ax-\frac{7a}{12}x^2+bx+bx^2+\frac{7b}{12}x^3}{x^2(1+x+\frac{7}{12}x^2+...)}=c\)
Ga dat nogmaals na ...

Herleid de teller op machten van x.

Berichten: 316

Re: Taylorpolynoom gebruiken

Sorry voor de late reactie.

Ok, dus herleiden op x is wat ook wel bekend staat als "x buiten haakjes halen". :)

De teller wordt dan:
\(x\left( a - \frac{7a}{12}x+b+bx+\frac{7b}{12}x^2 \right) - a + 1\)
.

Of als we x in zijn volledigheid ervoor zetten kan het ook als volgt:
\(x \left( \frac{1}{x} - \frac{a}{x} - a - \frac{7a}{12}x + b + bx + \frac{7b}{12}x^2 \right)\)
.

In de tweede vorm kunnen we dan boven en beneden een x wegdelen.

Gebruikersavatar
Pluimdrager
Berichten: 10.058

Re: Taylorpolynoom gebruiken

Herleid de teller op machten van x ... , nog niet duidelijk?

Lees nog eens post #9.

Reageer