利用麦克劳林公式,当取n=4时,可计算出e^-1的近似值为()A. -(1)/(16)B. (3)/(8)C. -2D. (1)/(2)
A. $-\frac{1}{16}$
B. $\frac{3}{8}$
C. $-2$
D. $\frac{1}{2}$
题目解答
答案
解析
本题考查麦克劳林公式的应用,解题思路是先写出函数$e^x$的麦克劳林公式,再将$x = -1$代入公式,取$n = 4$计算$e^{-1}$的近似值。
步骤一:写出函数$e^x$的麦克劳林公式
函数$f(x)$的麦克劳林公式为$f(x)=f(0)+f'(0)x+\frac{f''(0)}{2!}x^2+\cdots+\frac{f^{(n)}(0)}{n!}x^n+R_n(x)$,其中$R_n(x)$为余项。
对于函数$f(x)=e^x$,求其各阶导数:
$f^{(k)}(x)=e^x$,$k = 0,1,2,\cdots$。
将$x = 0$代入$f^{(k)}(x)$可得$f^{(k)}(0)=e^0 = 1$,$k = 0,1,2,\cdots$。
所以$e^x$的麦克劳林公式为$e^x=1 + x + \frac{x^2}{2!} + \frac{x^3}{3!} + \cdots + \frac{x^n}{n!} + R_n(x)$。
步骤二:将$x = -1$,$n = 4$代入麦克劳林公式
当$x = -1$,$n = 4$时,$e^{-1}\approx 1 + (-1) + \frac{(-1)^2}{2!} + \frac{(-1)^3}{3!} + \frac{(-1)^4}{4!}$。
步骤三:计算上式的值
分别计算各项的值:
$1 + (-1) + \frac{(-1)^2}{2!} + \frac{(-1)^3}{3!} + \frac{(-1)^4}{4!}=1 - 1 + \frac{1}{2} - \frac{1}{6} + \frac{1}{24}$
$=\frac{1}{2} - \frac{1}{6} + \frac{1}{24}$
$=\frac{12}{24} - \frac{4}{24} + \frac{1}{24}$
$=\frac{12 - 4 + 1}{24}$
$=\frac{9}{24}$
$=\frac{3}{8}$