题目
按(x-4 )的幂展开多项式(x)=(x)^4-5(x)^3+(x)^2-3x+4
按$$(x-4 )$$的幂展开多项式
题目解答
答案
将
按$$x-4$$的乘幂展开:先求出各阶导数



(排序可知,展开后,余项为0,也就是说,这是无误差展开.)
再求出下列数据:
,
,
,
,
于是
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解析
考查要点:本题要求将四次多项式$f(x)$按$(x-4)$的幂展开,核心思路是利用泰勒展开定理,通过计算各阶导数在$x=4$处的值,构造展开式。
解题关键:
- 泰勒展开形式:多项式在$x=a$处的展开式为$f(x) = \sum_{k=0}^n \frac{f^{(k)}(a)}{k!}(x-a)^k$,其中$n$为多项式次数。
- 导数计算:四次多项式的四阶导数为常数,五阶及以上导数为0,因此展开式最多到四次项。
- 代入计算:分别求出$f(4)$、$f'(4)$、$f''(4)$、$f'''(4)$、$f''''(4)$,代入泰勒公式即可。
步骤1:计算各阶导数
- 原函数:
$f(x) = x^4 -5x^3 +x^2 -3x +4$ - 一阶导数:
$f'(x) = 4x^3 -15x^2 +2x -3$ - 二阶导数:
$f''(x) = 12x^2 -30x +2$ - 三阶导数:
$f'''(x) = 24x -30$ - 四阶导数:
$f''''(x) = 24$ - 五阶及以上导数:均为0。
步骤2:求各阶导数在$x=4$处的值
- $f(4)$:
$4^4 -5 \cdot 4^3 +4^2 -3 \cdot 4 +4 = 256 -320 +16 -12 +4 = -56$ - $f'(4)$:
$4 \cdot 4^3 -15 \cdot 4^2 +2 \cdot 4 -3 = 256 -240 +8 -3 = 21$ - $f''(4)$:
$12 \cdot 4^2 -30 \cdot 4 +2 = 192 -120 +2 = 74$ - $f'''(4)$:
$24 \cdot 4 -30 = 96 -30 = 66$ - $f''''(4)$:
$24$
步骤3:代入泰勒展开式
泰勒展开式为:
$\begin{aligned}f(x) &= f(4) + f'(4)(x-4) + \frac{f''(4)}{2!}(x-4)^2 \\&\quad + \frac{f'''(4)}{3!}(x-4)^3 + \frac{f''''(4)}{4!}(x-4)^4\end{aligned}$
代入数值:
$\begin{aligned}f(x) &= -56 + 21(x-4) + \frac{74}{2}(x-4)^2 \\&\quad + \frac{66}{6}(x-4)^3 + \frac{24}{24}(x-4)^4 \\&= -56 + 21(x-4) + 37(x-4)^2 \\&\quad + 11(x-4)^3 + (x-4)^4\end{aligned}$