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机器学习中的泰勒级数理解

2022-07-05 20:07:24  阅读:194  来源: 互联网

标签:泰勒 机器 级数 公式 展开式 理解 收敛


【阅读内容】通过构造知识联想链条和直观例子回答什么是泰勒级数,为什么需要泰勒级数,泰勒级数干了什么,如何记忆这个公式
【原文链接】
 https://charlesliuyx.github.io

1

几何角度

 


 

定义一个这样的场景是为了计算这样一件事(如下图所示):假设我们知道了f(a)点的面积,往右扩展很小的距离dx要算出新部分的面积(左边绿色已知 + 黄色矩形 + 红色三角形),公式会是什么样的呢?

 



 

这个公式为啥这么眼熟呢?其实明显就是泰勒展开式的前3项,如果你还要打破沙锅问到底,第4项呢?你可以放大红色三角形,把函数曲线和面积之间的空白部分再次用多个更小的三角形填补,在积分工具的帮助下,可以得到三次项。

从几何角度来看,再一次验证了,泰勒公式是近似的 x=a附近的函数值这一直观理解

2

余项

我们知道,对泰勒公式来说,并没有办法完全逼近待求函数,所以无论如何到最后都会留一点东西,这剩下的东西不好表达,就全都丢到余项中。
可以暂时如此理解,不在此迷惑,如果是专业学生,需要深究,建议参看专业教材深入理解其中玄妙

3

泰勒级数

完成对【泰勒公式】的理解后,需要对【级数 Series】这个概念进行一个推广,什么是【级数】呢?
在数学中,【级数】就是无限多项的和
在把泰勒展开式,扩展到无限项之后,就会出现【收敛 Converge】和【发散 diverge】的概念

收敛

收敛,即在泰勒展开式被推广到无限项之后,整体式子的值会越来越趋近于一个定值,比如下图的1/2和e

 

发散

与收敛相对应的,即发散,式子无法趋近于一个定值,比如ln(x)在x=1附近,如下图所示,虚线即为能够让多项式的和收敛的最大取之范围,称为【泰勒级数的收敛半径】

 

4

总结

泰勒公式干了一件什么事?

使用多项式表达式估计(近似) f(x)在x=a附近的值

泰勒公式的导数项如何推倒出来的?

某一点处的导数值信息<=>那一点附近的函数值信息

泰勒公式如何记永远不会忘?

参照第一条总结,是x=a附近公式 ➜ 多项式,很多项,要用求和写在一起;参照第二条总结,近似信息用的求导;系数就是对 x=a处求导一次一次放下来;OK,开始写!

 


并不知道写的对不对,翻到上面Check。OK,很完美,收工!

 

标签:泰勒,机器,级数,公式,展开式,理解,收敛
来源: https://www.cnblogs.com/chentiao/p/16448419.html

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