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Calculus

テイラー展開・近似精度可視化

sin・cos・eˣ・ln(1+x)など各種関数のテイラー展開をリアルタイム可視化。次数・展開点を変えて近似精度・収束半径・誤差を直感的に理解。

パラメータ設定
関数
展開点 a 0.00
次数 N 5
x 範囲 ±4
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テイラー展開の公式

$$f(x)=\sum_{n=0}^{N}\frac{f^{(n)}(a)}{n!}(x-a)^n$$

剰余:$R_N=\dfrac{f^{(N+1)}(\xi)}{(N+1)!}(x-a)^{N+1}$

近似値 (x=a+0.5)
絶対誤差
相対誤差
収束半径 R
関数とテイラー近似(実線: 正確な関数、破線: 近似)
誤差プロット |f(x) − Tₙ(x)|

CAE・数値計算への応用

テイラー展開はFEMの形状関数(局所多項式近似)、ニュートン法(接線剛性行列)、数値微分(差分スキームの精度評価)の基礎です。収束半径外での展開は数値発散を引き起こすため、展開点の適切な選択が重要です。

数値解析連携: sin・cosの小角近似(sin θ ≈ θ)はFEMの線形化の基礎。eˣの展開はクリープ・緩和関数の近似に。ln展開は非線形弾性(Hencky対数ひずみ)に使用されます。

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