设函数在点的某一内具有各阶,如果在该邻域内的中的满足:
那么有:
上述称为在点的 泰勒级数 (Taylor series),上述表达式称为在点的 泰勒展开式 (Taylor expansion)。若上述,那么对应的泰勒级数和泰勒展开式为:
上述泰勒级数也称为的 麦克劳林级数 (Maclaurin series),上述泰勒展开式也称为的 麦克劳林展开式 (Maclaurin expansion)。
上述定理和其实是一回事,只是从的角度重新讲述了一遍。具体来说是这样的,上述定理将看作,其对应的就是泰勒级数,而泰勒展开式是对两者关系的描述:
1.1 泰勒级数和泰勒展开式的几何意义
上述定理还有几何意义,这里举例说明一下。比如对于,根据上述定理可写出其在点处的泰勒展开式:
该泰勒展开式的几何意义是,随着的增大,泰勒级数的会越来越接近它的,如下图所示。而当时有,这就无法展示了。
其中提到的泰勒级数的为:
1.2 泰勒公式的余项
上述定理还提到了中的,该余项的几何意义是和的差值,如下图所示。
当时才有时有,我们可以验证一下的是否满足该条件。写出在点处的:
其中是和之间的某个值。所以在点处的是满足条件的,即:
上述求解中运用了这个结论,该结论是这么来的,,根据可知,据此就很容易得出。
1.3 泰勒级数的收敛半径
最后还可以计算一下泰勒级数的,可用换元得到,对于换元后的有:
根据,所以的为,从而可知泰勒级数的也为,即其为。
综上,最终得到了在点处的完整的泰勒展开式: