麦克劳林级数计算器
麦克劳林级数是围绕 x = 0 的泰勒级数。e^x、sin x、cos x、ln(1+x)、arctan x、sinh x、cosh x、1/(1−x) 八个标准展开覆盖了绝大多数入门应用。
原理:麦克劳林级数是泰勒级数在 x = 0 处的展开:f(x) = ∑f⁽ᵏ⁾(0)xᵏ/k!。常用函数的展开为 e^x = ∑xᵏ/k!、sin x = ∑(−1)ᵏx²ᵏ⁺¹/(2k+1)!、cos x = ∑(−1)ᵏx²ᵏ/(2k)!、ln(1+x) = ∑(−1)ᵏ⁺¹xᵏ/k、arctan x = ∑(−1)ᵏx²ᵏ⁺¹/(2k+1)、sinh/cosh 与 e^x 同构、1/(1−x) = ∑xᵏ。
步骤:下拉框选择函数;输入求值点 x(注意收敛域:ln(1+x) 与 1/(1−x) 要求 |x| < 1,arctan 全域收敛但 x 大时慢);输入截断项数;对照真值观察误差随 N 的衰减。
示例:e^x 在 x = 1、N = 10 时部分和 = 2.718281801146,真值 e = 2.718281828459;ln(1+x) 在 x = 0.5、N = 20 时误差约 1.537399e-8;arctan x 取 x = 1 即 Gregory 级数 π/4 = 1 − 1/3 + 1/5 − ⋯ 的来源。
注意事项:截断误差由第一个被舍弃的项主导——e^x、sin、cos 的阶乘分母让误差骤减,而 ln(1+x) 与 arctan 只有幂律分母,收敛慢得多;x 超出收敛域时部分和剧烈发散;sinh/cosh 系数全正,永远收敛;N 很大且 |x| 较大时 x^N 可能溢出,建议 |x| 控制在个位数。
相关:泰勒级数工具支持任意展开点与任意阶导数;二项级数工具是 (1+x)^α 的专属展开;指数函数工具给出 e^x 的完整性质;导数工具是系数 f⁽ᵏ⁾(0) 的来源。
什么是麦克劳林级数计算器?

麦克劳林级数用函数在原点的各阶导数重构函数本身:f(x) = f(0) + f′(0)x + f″(0)x²/2! + …。解析函数在其收敛域内被多项式序列逐阶逼近。
常用展开各有收敛域:eˣ、sin、cos、sinh、cosh 处处收敛;ln(1+x) 需要 −1 < x ≤ 1;arctan 收敛于 |x| ≤ 1;几何级数 1/(1−x) 需要 |x| < 1。
截断误差由下一项主导:eˣ 与三角函数用拉格朗日余项估计,ln(1+x) 与 arctan 用交错级数余项界 aₙ₊₁ 估计。
f(x) = Σₖ₌₀^∞ f⁽ᵏ⁾(0)/k! · xᵏ
e^x 与三角函数对一切 x 收敛;ln(1+x) 收敛域为 −1 < x ≤ 1;arctan x 为 |x| ≤ 1。
如何使用麦克劳林级数计算器
- 1
在下拉框选择函数(exp、sin、cos、ln1p、arctan、sinh、cosh、geom)。
- 2
输入求值点 x 与截断项数 N。
- 3
查看部分和、真实值与截断误差,以及该函数的收敛域提示。
计算示例
例 1eˣ 在 x = 1
eˣ 在 x = 1、N = 10:部分和 2.7182818011,真值 2.7182818285,误差 2.7e-8。
例 2sin x 在 x = 1.5
sin x 在 x = 1.5、N = 9:误差小于 10⁻⁵,交错级数余项界生效。
例 3ln(1+x) 在 x = 0.5
ln(1+x) 在 x = 0.5、N = 20:逼近 ln 1.5 = 0.405465,|x| < 1 内收敛良好。
例 4arctan x 在 x = 0.5
arctan x 在 x = 0.5、N = 20:逼近 0.463648;x = 1 时正是莱布尼茨 π/4 级数。
注意事项
x 超出收敛域时部分和发散到无穷,工具会提示;|x| 接近收敛半径时收敛显著变慢。
N 是「最高次幂 + 1」的项数:N = 10 表示求和到 x⁹。
三角函数的展开只含奇/偶次幂,中间次幂系数为零。
sinh、cosh 与 eˣ 的奇偶拆分关系:sinh x = (eˣ − e⁻ˣ)/2。
ln(1+x) 在 x = 1 端点条件收敛(交错调和级数,和为 ln 2)。
常见问题
参考资料
凯文内容作者Calcton 数学编辑组 口径审核Calcton 编辑组 交叉审核· 内容更新于 2026-10-03
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引用本页
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Calcton. 麦克劳林级数计算器[EB/OL]. https://www.calcton.com/maclaurin-series, 2026-10-03.
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参考来源与更新说明
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最后更新:2026-10-03。
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