数学 —— 微积分相关 —— 常见级数展开公式

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【调和级数】

调和级数是 1+\frac{1}{2}+\frac{1}{3}+...+\frac{1}{n}+... 的级数,在 n 趋于无穷时其部分和没有极限或部分和为无穷大。

一般情况下,我们需要求 f(n)=1+\frac{1}{2}+\frac{1}{3}+...+\frac{1}{n}=\sum_{k=1}^n\frac{1}{k}

其至今没有一个完全正确的公式,但当 n 很大时,可以使用欧拉给出的近似公式 f(n)=ln(n)+\frac{1}{2*n}+C

其中,C 是欧拉常数,C ≈ 0.57721566490153286060651209

故而,当 n 很小时,我们可以通过打表的方法来求,而当 n 很大时,使用欧拉近似公式即可

double a[N];
int main(){
    a[1]=1;
    for(int i=2;i<=10000;i++)
        a[i]=a[i-1]+1.0/i;

    while(scanf("%d",&n)!=EOF){
        if(n<=10000)
            printf("%.10lf\n",a[n]);
        else{
            double res=log(n)+1.0/(2*n)+0.57721566490153286060651209;
            printf("%.10lf\n"+,res);
        }
    }
    return 0;
}

【泰勒级数展开公式】

\frac{1}{1-x}=1+x+x^2+...=\sum_{n=0}^{\infty }x^n,x\in (-1,1)

e^x=1+x+\frac{x^2}{2!}+\frac{x^3}{3!}+...=\sum_{n=0}^{\infty }\frac{x^n}{n!},x\in R

ln(1+x)=x-\frac{x^2}{2}+\frac{x^3}{3}-\frac{x^4}{4}+...=\sum^{\infty }_{n=1}(-1)^{n+1}\frac{x^n}{n},x\in (-1,1]

sin \:x=x-\frac{x^3}{3!}+\frac{x^5}{5!}-\frac{x^7}{7!}+...=\sum^{\infty }_{n=0}(-1)^n\frac{x^{2n+1}}{(2n+1)!},x\in R

cos \:x=1-\frac{x^2}{2!}+\frac{x^4}{4!}-\frac{x^6}{6!}+...=\sum^{\infty }_{n=0}(-1)^n\frac{x^{2n}}{(2n)!},x\in R

tan^{-1} \:x=x-\frac{x^3}{3}+\frac{x^5}{5}-\frac{x^7}{7}+...=\sum^{\infty }_{n=0}(-1)^n\frac{x^{2n+1}}{2n+1},x\in [-1,1]

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