Uma série de Taylor é um método numérico de representar uma determinada função. Este método tem aplicação em muitos campos de engenharia. Em alguns casos, como transferência de calor, a análise diferencial resulta em uma equação que se encaixa na forma de uma série de Taylor. Uma série de Taylor também pode representar uma integral se a integral dessa função não existir analiticamente. Essas representações não são valores exatos, mas calcular mais termos na série tornará a aproximação mais precisa.
Escolha um centro para a série Taylor. Esse número é arbitrário, mas é uma boa ideia escolher um centro em que haja simetria na função ou em que o valor do centro simplifique a matemática do problema. Se você está calculando a representação da série Taylor de f (x) = sin (x), um bom centro a ser usado é a = 0.
Determine o número de termos que você deseja calcular. Quanto mais termos você usar, mais precisa será sua representação, mas como uma série de Taylor é uma série infinita, é impossível incluir todos os termos possíveis. O exemplo sin (x) usará seis termos.
Calcule as derivadas necessárias para a série. Neste exemplo, você deve calcular todas as derivadas até a sexta derivada. Como a série Taylor começa em "n = 0", você deve incluir a derivada "0", que é apenas a função original. 0a derivada = sin (x) 1a = cos (x) 2a = -sin (x) 3a = -cos (x) 4a = sin (x) 5a = sin (x) 5a = cos (x) 6a = -sina (x)
Calcule o valor para cada derivada no centro que você escolheu. Esses valores serão os numeradores para os seis primeiros termos da série Taylor. sen (0) = 0 cos (0) = 1 -sin (0) = 0 -cos (0) = -1 sin (0) = 0 cos (0) = 1 -sin (0) = 0
Use os cálculos de derivada e o centro para determinar os termos da série de Taylor. 1º termo; n = 0; (0/0!) (X - 0) ^ 0 = 0/1 segundo termo; n = 1; (1/1!) (X - 0) ^ 1 = x / 1! 3º termo; n = 2; (0/2!) (X - 0) ^ 2 = 0/2! 4º termo; n = 3; (-1/3!) (X - 0) ^ 3 = -x ^ 3/3! 5º termo; n = 4; (0/4!) (X - 0) ^ 4 = 0/4! 6º termo; n = 5; (1/5!) (X - 0) ^ 5 = x ^ 5/5! Série de Taylor para sin (x): sin (x) = 0 + x / 1! + 0 - (x ^ 3) / 3! + 0 + (x ^ 5) / 5! + ...
Solte os termos zero na série e simplifique a expressão algebricamente para determinar a representação simplificada da função. Como uma série é completamente diferente, os valores de "n" usados anteriormente não se aplicam mais. sen (x) = 0 + x / 1! + 0 - (x ^ 3) / 3! + 0 + (x ^ 5) / 5! + ... sin (x) = x / 1! - (x ^ 3) / 3! + (x ^ 5) / 5! - ... Como os sinais se alternam entre positivo e negativo, o primeiro componente da equação simplificada deve ser (-1) ^ n, pois não há números pares na série. O termo (-1) ^ n resulta em um sinal negativo quando n é ímpar e positivo quando n é par. A representação em série de números ímpares é (2n + 1). Quando n = 0, este termo é igual a 1; quando n = 1, esse termo é igual a 3 e assim por diante ao infinito. Neste exemplo, use essa representação para os expoentes de x e os fatoriais no denominador
Use a representação da função no lugar da função original. Para equações mais avançadas e mais difíceis, uma série de Taylor pode tornar uma equação insolúvel solucionável ou, pelo menos, fornecer uma solução numérica razoável.