1. Розкладання полінома за степенями бінома
Задача
Розкласти поліном за степенями біному , тобто подати поліном у вигляді
Розв’язання.
Звернемо увагу, що в комірках другого стовпчика з першої до передостанньої стоять коефіцієнти неповної частки . Це поліном із степенем на 1 меншим, ніж у вихідного полінома. Його теж можна розділити на , використовуючи схему Горнера. Процес ділення на можна подати так:
, (5)
- неповна частка, - остача від ділення на . Коефіцієнти для беруть із відповідної схеми Горнера.
Підставимо (5) у (3):
.
Процес розкладання проводиться до полінома . Розкладання кожного разу підставляється до . На кінцевому етапі будемо мати розкладання
(6),
Тобто коефіцієнти розкладання будуть такі:
Приклад 2
Розкласти за степенями бінома поліном .
Розв’язання.
Складемо схему Горнера ділення на біном :
-2 | -5 | ||||
2i | -2+2i | -3-4i | 3-6i | 19+6i |
Отже, .
Застосуємо схему Горнера для .
-2+2i | -3-4i | 3-6i | ||
2i | -2+4i | -11-8i | 19-28i |
Отже, .
Підставимо розкладання до :
Застосуємо схему Горнера для :
-2+4i | -11-8i | ||
2i | -2+6i | -23-12i |
Підставимо розкладання до :
Застосуємо схему Горнера для :
-2+6i | ||
2i | -2+8i |
Підставимо розкладання до :
Отримали розкладання поліном за степенями бінома :
Коефіцієнти розкладання:
Процес розкладання можна позбавити громіздких викладок, якщо помітити, що коефіцієнтами розкладання є залишки у кожному розкладанні поліномів за схемою Горнеоа.
Для наочності процесу доцільно усі схеми об’єднати в одну.
Об’єднана схема Горнера.
-2 | -5 | ||||
2i | -2+2i | -3-4i | 3-6i | 19+6i | |
2i | -2+4i | -11-8i | 19-28i | ||
2i | -2+6i | -23-12i | |||
2i | -2+8i | ||||
2i |
З останньої схеми видно, що коефіцієнти розкладання полінома за степенями розташовані в останніх комірках кожного рядка, і є коефіцієнтами біля степенів розташованих в порядку зростання з гори до низу.
Обчислення похідних полінома в даній точці.
Задача.
Обчислити значення похідних полінома до n-ї включно в точці .
Розв’язання.
З попередньої задачі маємо розкладання полінома за степенями бінома (6):
.
Для отримання значень похідних полінома до n-ї включно в точці запишемо розкладання функції в ряд Тейлора в околі точки і порівняємо два розкладання.
Ряд Тейлора для будь якої безкінечно диференційованої функції в околі точки має такий вигляд:
- значення функції та її похідних у точці
В нашому випадку є функція, диференційована n раз, отже для неї ряд Тейлора прийме вигляд:
, (7)
Де - значення полінома та його похідних у точці
Порівняємо (6) і (7).
З порівняння можна записати таке:
Приклад 3
Обчислити значення похідних полінома з попереднього прикладу до 4-ї включно в точці .
Розв’язання.
Розглянемо об’єднану схему Горнера з попереднього прикладу. В останній комірці кожного рядка маємо значення .