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べき級数に展開する問題

■問題

次の関数をべき級数展開(マクローリン展開)をせよ.

1 + x

■答

  • f ( x ) = 1 + x = ( 1 + x ) 1 2 とおく.
  • f ( 0 ) = 1 1 2 = 1
  • f ′ ( x ) = ( 1 2 ) ( 1 + x ) − 1 2 ( 1 + x ) ′        = ( 1 2 ) ( 1 + x ) − 1 2 ⋅ 1        = 1 2 ( 1 + x ) − 1 2
  • f ′ ( 0 ) = 1 2
  • f ″ ( x ) = ( 1 2 ) ( − 1 2 ) ( 1 + x ) − 3 2 ( 1 + x ) ′        = ( − 1 4 ) ( 1 + x ) − 3 2
  • f ″ ( 0 ) = − 1 4
  • f ‴ ( x ) = ( − 1 4 ) ( − 3 2 ) ( 1 + x ) − 5 2 ( 1 + x ) ′        = 3 8 ( 1 + x ) − 5 2
  • f ‴ ( 0 ) = 3 8
  • f ( 4 ) ( x ) = ( 3 8 ) ( − 5 2 ) ( 1 + x ) − 7 2 ( 1 + x ) ′        = − 15 16 ( 1 + x ) − 7 2
  • f ( 4 ) ( 0 ) = − 15 16
  • f ( 5 ) ( x ) = ( − 15 16 ) ( − 7 2 ) ( 1 + x ) − 9 2 ( 1 + x ) ′        = 105 32 ( 1 + x ) − 9 2
  • f ( 5 ) ( 0 ) = 105 32

したがって,マクローリン展開の公式 

f ( x ) = f ( 0 ) + f ′ ( 0 ) x + f ″ ( 0 ) 2 ! x 2 + f ‴ ( 0 ) 3 ! x 3 + ⋯ ⋯ + f ( n ) ( 0 ) n ! x n + ⋯ ⋯

に代入して

1 + x = 1 + 1 2 x + − 1 4 2 ! x 2 + 3 8 3 ! x 3 + − 15 16 4 ! x 4 + 105 32 5 ! x 5 + ⋯

= 1 + 1 2 x − 1 8 x 2 + 1 16 x 3 − 5 128 x 4 + 7 256 x 5 + ⋯

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学生スタッフ作成
最終更新日: 2025年4月25日

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