請教一道數學問題

\sum_{k=0}^n\frac{(-1)^k}{k!} = \frac 1 e
n為無窮大。

是否有人知道如何推導?

级数啊,我学数学二不考级数,但是能看出来∑ (-1)^k / k! 求和是 e^x 泰勒展开的形式
算极限第一步是判定敛散性,这个 k! >> (-1) ^k 显然收敛
打开AI,根据交错级数测试,如果一个交错级数的项的绝对值单调递减并且趋近于零,那么该级数收敛。
然后另x=-1 泰勒展开两边就是你给出的题目

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不太懂泰勒展開,但我準備去學一下…

  1. 自然常数 e 的定义

自然常数 e 的定义是:e = \sum_{k=0}^{\infty} \frac{1}{k!}.

  1. e^{-1} 的幂级数展开

我们知道 e^{-x} 的幂级数展开形式是:e^{-x} = \sum_{k=0}^{\infty} \frac{(-x)^k}{k!}.

x = 1,则有:e^{-1} = \sum_{k=0}^{\infty} \frac{(-1)^k}{k!}.

  1. 验证其收敛性

由于 e^{-1} 是一个有限的常数,并且上面的级数是收敛的,我们可以将其部分和与极限进行比较。

  1. 部分和趋近于 e^{-1}

观察序列的部分和:S_n = \sum_{k=0}^n \frac{(-1)^k}{k!}.

根据级数的定义和幂级数展开的性质,当 n \to \infty 时,部分和 S_n 将趋近于级数的和,即:\lim_{n \to \infty} S_n = e^{-1}.

综上所述,当 n \to \infty 时:\lim_{n \to \infty} \sum_{k=0}^n \frac{(-1)^k}{k!} = e^{-1}.

因为 e^{-1} = \frac{1}{e},所以我们得到了:\lim_{n \to \infty} \sum_{k=0}^n \frac{(-1)^k}{k!} = \frac{1}{e}.

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ai 这种公式怎么复制过来

论坛支持数学公式,让 AI 将公式使用 $ xxx $ 包裹起来就行了:

$LaTeX$

LaTeX

感謝大家的幫助!

現在我有以下疑問,當然我正在尋找答案中。

一,為何 e^x 的導數是它本身?

二,泰勒展開的原理。

三,麥克勞林公式的推理過程,

:thinking:发给你一本高数教材?

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自学高数建议看托马斯微积分,有中文翻译版,比一众中文教材讲得细致。
国内的教材高中时候看过同济版和另一本忘了什么版本的教材,同济高数起码还能看懂,另一本可以说是不讲人话的典型。

顺便线性代数教材推荐线性代数及其应用线性代数应该这样学,任何开头就将行列式的国产教材都是垃圾。

不用了,謝謝!我大學畢業之後,出於對數學的熱愛,同濟版高數教材一直留了好多年,都發黑了,最後還是扔了。

現在我只在遇到具體問題時去學一下,而且可以藉視頻動畫多媒體gpt來學,這樣會好玩很多,也沒有壓力。

感謝推薦。我目前只是現實中遇到了單個問題才要去搞明白,若未來我確實想搞懂更多的問題,我會首選你推薦的書。

最近正好也在复习数学

一、e^x 的导数可以由导数定义推出来:

{(e^x)}^{'}=\lim_{{\Delta x}\rightarrow 0}\frac{e^{x+\Delta x}-e^{x}}{\Delta x}=e^x\lim_{{\Delta x}\rightarrow 0}\frac{e^{\Delta x} -1}{\Delta x}=e^x

二、泰勒展开的目的就是用二项式近似一个平滑函数,而处理一个二项式要比处理一个奇形怪状的函数式简单很多了。

导数的意义是变化率,也就是说导数控制了函数的走向,如果找到一个二项式,它的各阶导数和这个函数各阶导数都一样时,不就代表这个二项式可以近似替代函数了吗(个人理解,有错误请纠正)。

所以一点处的泰勒展开就可以写成:

f(x)=f(x_0)+f^{'}(x_0)(x-x_0)+\frac{f^{''}(x_0)}{2!}(x-x_0)^2+\frac{f^{'''}(x_0)}{3!}(x-x_0)^3+...

三、麦克劳林公式就是在 x=0 处的泰勒展开啊。

(以前学 C 语言的时候还用泰勒展开式写过三角函数的近似计算来着,教材上好像是有这种题目:man_facepalming:

我的問題是,在無法對 e ^x 求導的前提下,如何證明

\lim_{h \to 0} \frac{e^h - 1}{h} = 1

下面是gemini的回覆:

在不使用 e^x 導數的先決知識的情況下,證明 \lim_{h \to 0} \frac{e^h - 1}{h} = 1 有點棘手,因為 e 的定義與這個極限密切相關。 然而,我們可以透過依賴 e 的替代定義和一些性質來證明這一點,而我們假設這些性質已經建立。

以下是一個可能的證明,它依賴於 e 作為以下極限的定義:

定義: e = \lim_{n \to \infty} (1 + \frac{1}{n})^n

證明:

  1. e 的定義開始。 我們知道:
    e = \lim_{n \to \infty} \left(1 + \frac{1}{n}\right)^n

  2. 進行變數變換。h = \frac{1}{n}。 當 n \to \infty 時, h \to 0。 我們可以將極限重寫為:
    e = \lim_{h \to 0} (1 + h)^{\frac{1}{h}}

  3. 操控方程式以匹配我們要證明的極限。

    • 將方程式的兩邊都提高到 h 次方:
      e^h = \lim_{h \to 0} (1 + h)
    • 從兩邊減去 1
      e^h - 1 = \lim_{h \to 0} h
    • 將兩邊都除以 h
      \frac{e^h - 1}{h} = \lim_{h \to 0} 1
  4. 極限的結果。 由於 \lim_{h \to 0} 1 = 1,我們得到:
    \lim_{h \to 0} \frac{e^h - 1}{h} = 1

因此,我們在沒有明確使用 e^x 導數的情況下證明了極限。請注意,此證明依賴於 e 的特定定義及其性質。 如果我們使用 e 的不同定義,則證明將需要不同的方法。


gemini的回覆完畢。

我個人認為,在它的第3步,當左邊出現h時,也要加上 \lim_{h \to 0},亦即:
\lim_{h \to 0}e^h = \lim_{h \to 0} (1 + h)