Differensial hisobning asosiy teoremalari va tatbiqlari

6. Teylor formulasi yordamida taqribiy hisoblash
Makloren formulasi Lagranj ko‘rinishdagi qoldiq hadini baholash masalasini qaraylik.
Faraz qilaylik, shunday o‘zgarmas M son mavjud bo‘lsinki, argument x ning x₀=0 nuqta atrofidagi barcha qiymatlarida hamda n ning barcha qiymatlarida |f⁽ⁿ⁾(x)|M tengsizlik o‘rinli bo‘lsin. U holda
|R_n(x)|=| |M
tengsizlik o‘rinli bo‘ladi. Argument x ning tayin qiymatida =0 tenglik o‘rinli, demak n ning yyetarlicha katta qiymatlarida R_n(x) yyetarlicha kichik bo‘lar ekan.
Shunday qilib, x₀=0 nuqta atrofida f(x) funksiyani
f(0)+ f’(0)x+ f’’(0)x²+ ... + f⁽ⁿ⁾(0)xⁿ
ko‘phad bilan almashtirish mumkin. Natijada funksiyaning x nuqtadagi qiymati uchun
f(x) f(0)+ f’(0)x+ f’’(0)x²+ ... + f⁽ⁿ⁾(0)xⁿ
taqribiy formula kelib chiqadi. Bu formula yordamida bajarilgan taqribiy hisoblashdagi xatolik |R_n(x)| ga teng bo‘ladi.
1-misol. e^0,1 ni 0,001 aniqlikda hisoblang.
Yechish. e^x funksiyaning Makloren formulasidan foydalanamiz. (4.1) formulada x=0,01 deb olsak, u holda
,
masala shartiga ko‘ra xatolik 0,001 dan katta bo‘lmasligi kerak, demak
R_n(x)= <0,001 tengsizlik o‘rinli bo‘ladigan birinchi n ni topish yyetarli. e^0,1 <2 ekanligini e’tiborga olsak, so‘ngi tengsizlikni quyidagicha yozib olish mumkin:
.
Endi n=1, 2, 3, ... qiymatlarni so‘ngi tengsizlikka qo‘yib tekshiramiz va bu tengsizlik n=3 dan boshlab bajarilishini topamiz. Shunday qilib, 0,001 aniqlikda
.
Xususiy holda, n=1 bo‘lganda
f(x)f(x₀)+f’(x₀)(x-x₀) taqribiy hisoblash formulasi R₂(x)= (x-x₀)², x₀< aniqlikda o‘rinli bo‘ladi.
2-misol. Differensial yordamida radiusi r=1,01 bo‘lgan doira yuzini toping. Hisoblash xatoligini baholang.
Yechish. Doira yuzi S=r² ga teng. Bunda r₀=1, r=0,01 deb olamiz va S=S(r) funksiya orttirmasini uning differensiali bilan almashtiramiz:
S(r)  S(r₀)+dS(r₀)= S(r₀)+ S’(r₀)r.
Natijada
S(1,01)  S(1)+dS(1)= S(1)+ S’(1)0,01=1²+20,01=1,02 hosil bo‘ladi.
Bunda hisoblash xatoligi
R₂(r)= (r-r₀)², r₀< dan katta emas. S’’(r)=2 va r ga bog‘liq emas, shu sababli R₂(r)= 0,01²=0,0001. Demak, hisoblash xatoligi 0,000314 dan katta emas.
3-misol. Ushbu f(x)= funksiyaning x=0,03 nuqtadagi qiymatini differensial yordamida hisoblang. Xatolikni baholang.
Yechish. Taqribiy hisoblash formulasi f(x)f(x₀)+f’(x₀)(x-x₀) da x₀=0, x=0,03 qiymatlarni qo‘ysak, f(0,03)f(0)+f’(0)0,03 bo‘lib, xatolik
R₂= x²= 0,03², 0<<0,03 bo‘ladi.
Berilgan funksiya hosilalarini va nuqtadagi qiymatlarini hisoblamiz: f’(x)=(2x-1) , bundan f’(0)=-1, f’’(x)=2 +(2x-1)² = = (4x²-4x+3), bundan f’’()<3. Olingan natijalardan foydalanib, f(0,03)1+(-1)0,03=0,97 va R₂< 0,03²=0,0017 ekanligini topamiz.
Teylor formulasi funksiyalarni ekstremumga tekshirishda, qatorlar nazariyasida, integrallarni hisoblashlarda ham keng tatbiqqa ega.


Adabiyotlar
1. Azlarov. T., Mansurov. X., Matematik analiz. T.: «O‘zbekiston». 1 t: 1994, 2 t . 1995
2. Toshmetov O‘. Matematik analiz. Matematik analizga kirish. T., TDPU. 2005y.
3. Hikmatov A.G‘., Turdiyev T. «Matematik analiz», T.1-qism.1990y.
4. Sa’dullayev A. va boshqalar. Matematik analiz kursi misol va masalalar to`plami. T., «O‘zbekiston». 1-q. 1993., 2-q. 1995.
5. Vavilov V.V. i dr. Zadachi po matematike. Nachala analiza. M.Nauka.,1990.-608s.
6. www.ziyonet.uz