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问 tanx 的泰勒展开式怎么求 麦克劳林展开考点详解

2026-11-13 08:24:03
最佳答案

答

核心结论 tanx 在 x 等于 0 处的麦克劳林展开也就是泰勒展开,前几项是 tanx 等于 x 加三分之一 x 的三次方加十五分之二 x 的五次方加三百一十五分之十七 x 的七次方加省略号,收敛区间是负二分之 π 到正二分之 π,tanx 的泰勒展开没有像 sinx cosx 那样简单通用通项公式,这是它最大特点,因为 tanx 是奇函数,所以展开式里面只存在奇次幂,没有偶次幂项,很多同学会尝试套用 sinx 除以 cosx 的泰勒级数做除法运算,这个是最常用的求解办法,也可以用定义法,反复求各阶导数再代入麦克劳林公式,但是高阶导数计算量非常大,大学高数考试一般只要求写出前四阶也就是到七次幂的结果,同时要理解收敛域为什么在正负二分之 π 之内,因为 tanx 在二分之 π 处存在无穷间断点,级数收敛半径会被这个奇点限制。

基础信息表格

项目内容
展开中心点x 等于 0 属于麦克劳林展开
展开特点只有奇次幂,无偶次幂
收敛区间负二分之 π 到 正二分之 π
求解两种方法定义逐阶求导法 级数相除法
通项特点没有简洁统一通项,使用伯努利数表达

方法一 麦克劳林定义法

麦克劳林通用公式 f (x) 等于 f (0) 加 f 一阶导数在 0 点的值除以 1 的阶乘乘 x,加 f 二阶导数在 0 点的值除以 2 的阶乘乘 x 平方,一直累加。

第一步 计算 f (0) tan0 等于 0

第二步 一阶导数 tanx 导数等于 sec²x,代入 x 等于 0,sec²0 等于 1

第三步 二阶导数继续求导,二阶导数在 0 点取值是 0,因为 tanx 是奇函数,偶数阶导数在原点都等于 0,所以 x 平方项系数是 0

第四步 继续求三阶导数,算出三阶导数在 0 点等于 2,除以 3 的阶乘,得到系数三分之一

第五步 继续求五阶导数七阶导数,依次算出对应系数,得到五次方项十五分之二,七次方项三百一十五分之十七

方法二 级数相除法 推荐方法

这个方法考试最常用,因为 tanx 等于 sinx 除以 cosx,我们已知 sinx 和 cosx 的泰勒展开

sinx 等于 x 减六分之一 x 三次方加一百二十分之一 x 五次方减省略号

cosx 等于 1 减二分之一 x 平方加二十四分之一 x 四次方减省略号

设 tanx 等于 a1x 加 a3x 三次方加 a5x 五次方加省略号

等式 tanx 乘 cosx 等于 sinx

把两个级数相乘,左右同次幂系数对应相等,列方程解出 a1 a3 a5 a7 这些系数,最终就可以得到 tanx 的泰勒展开,这个办法不需要反复求高阶导数,计算难度更低。

展开式对照清单

幂次系数
x 一次方1
x 三次方三分之一
x 五次方十五分之二
x 七次方三百一十五分之十七

易错点说明

第一,不要误以为 tanx 有类似 sinx 那种简单通项,它完整通项需要伯努利数,本科高数一般不要求默写完整通项,只需要前几项。

第二,收敛区间容易写错,不是全体实数,收敛半径是二分之 π,因为最近奇点在正负二分之 π。

第三,级数相除的时候,cosx 是常数项为 1 的幂级数,做长除运算的时候,高次项截断只保留题目要求的幂次,多余高阶项可以舍弃。

第四,不要混淆 tanx 泰勒展开和 arctanx 泰勒展开,arctanx 通项非常简洁,很多同学会把两个展开式记混。

学习使用步骤

第一步,理解 tanx 是奇函数,预判展开式只含有奇次幂。

第二步,优先掌握级数相除法,利用 sinx 和 cosx 已知展开式做除法求解 tanx 的泰勒展开。

第三步,熟记前四项结果,也就是一次 三次 五次 七次项。

第四步,记住收敛区间,理解奇点对收敛半径的限制。

第五步,对比 arctanx 泰勒展开,区分两个容易混淆的级数。

总结 tanx 的泰勒展开,推荐使用 sinx 除以 cosx 级数相除的办法求解,展开只保留奇次幂,前几项为 x 加三分之一 x 三次方加十五分之二 x 五次方加三百一十五分之十七 x 七次方,收敛区间负二分之 π 到正二分之 π,没有简易通项,是高数级数章节高频考点。

【常见问题】

问题 1 tanx 的泰勒展开式怎么求,为什么没有偶次项

回答 1 tanx 的泰勒展开式怎么求,tanx 属于奇函数,奇函数在原点麦克劳林展开只有奇次幂,所以 tanx 的泰勒展开式不存在偶次幂项。

问题 2 tanx 的泰勒展开式怎么求,推荐哪种计算方法

回答 1 tanx 的泰勒展开式怎么求,推荐级数相除法,把 tanx 写成 sinx 除以 cosx,利用 sinx 和 cosx 已知泰勒级数做除法求解 tanx 的泰勒展开式。

问题 3 tanx 的泰勒展开式怎么求,收敛区间是多少

回答 1 tanx 的泰勒展开式怎么求,tanx 的泰勒展开收敛区间是负二分之 π 到正二分之 π,受 tanx 在二分之 π 奇点限制。

问题 4 tanx 的泰勒展开式怎么求,和 arctanx 展开是不是一样

回答 1 tanx 的泰勒展开式怎么求,tanx 的泰勒展开和 arctanx 泰勒展开不一样,arctanx 通项形式简单,tanx 的泰勒展开没有简易通项,不要混淆。

【免责申明】

本文为高等数学泰勒展开知识点科普,内容为 x 等于 0 处麦克劳林展开,若题目指定其他展开中心点,tanx 的泰勒展开式怎么求的计算形式会发生改变,答题请严格按照教材与考试大纲要求书写。