테일러 다항식을 이용하여 의 값을 어림하세요. 어림값의 오차는 0.001 보다 작아야 합니다.
영어 원문 보기
Give an estimation of using a Taylor polynomial. Your estimation should have an error of less than 0.001.
정답·풀이 보기
테일러 다항식을 이용하여 을 근사하자. 이므로 중심을 로 잡는다.
오차가 충분히 작아지려면 몇 차 테일러 다항식을 써야 하는지 알아내야 한다.
차 테일러 다항식을 사용하면 오차는 다음과 같다.
어떤 에서 이 부등식이 성립하는지 알아내기는 까다롭다. 표를 만들어 보자. 표를 채우는 계산 과정을 모두 보이지는 않지만, 계산은 일반적인 방법을 따른다.
즉, 1차 테일러 다항식을 사용하면 과 사이의 어떤 에 대해
따라서 사실 1차 테일러 다항식(또는 더 높은 차수의 테일러 다항식)을 쓰면 요구되는 것보다 훨씬 정확한 어림값을 얻는다. (그러나 상수 근사가 충분히 정확한지는 알 수 없으므로 을 쓰는 것이 좋다.)
1차 테일러 다항식을 쓸 수 있음을 알았으므로 를 계산하자. 에서 의 테일러 다항식을 구하는 것임을 기억하자.
따라서 이다.
원본 교재 풀이(영어)
We will approximate using a Taylor polynomial. Since , we will use as our centre.
We need to figure out which order Taylor polynomial will result in a small enough error.
If we use the th Taylor polynomial, our error will be
It's a tricky thing to figure out which makes this true. Let's make a table. We won't show all the work of filling it in, but the work is standard.
That is: if we use the first order Taylor polynomial, then for some between and ,
So, actually, the linear Taylor polynomial (or any higher order Taylor polynomial) will result in an approximation that is much more accurate than required. (We don't know, however, that the constant approximation will be accurate enough–so we'd better stick with .)
Now that we know we can take the first order Taylor polynomial, let's compute . Recall we are taking the Taylor polynomial for about .
We conclude .
한 번 더 — 비슷한 문제CLP-1 · 3.4절 · 11번우리말 번역
라 하고, 를 에서 의 차 테일러 다항식이라 하자. 을 사용하여 을 어림한다. 어림값의 오차가 이하가 되어야 한다면, 사용할 수 있는 의 값은 무엇입니까?
다 풀었으면 정답 확인
오차는 어떤 상수 에 대해 의 꼴이므로, 에 대한 식을 구해 보자. 이는 교재에서 이미 다룬 적이 있지만 여기서 다시 해 보자. 도함수를 여러 번 구한 다음 규칙을 찾는다.
이제 의 도함수를 알았으므로, 어림값의 오차가 어떤 모양인지 더 잘 알 수 있다.
즉, 오차가 보다 작다.
따라서 이 문제의 목표는 이 되게 하는 의 값을 찾는 것이다. 은 분명히 그러한 수이다. 그러므로 3 이상인 모든 은 사용할 수 있는 값이다.