べき級数に展開する問題

べき級数に展開する問題

■問題

次の問題をべき級数に展開せよ.

log 1+x 1−x

■ヒント

log ( 1 + x ) マクローリン展開の公式

log( 1+x )=x− 1 2 x 2 + 1 3 x 3 − 1 4 x 4 +⋯

を用いる.

■答

log 1+x 1−x =log( 1+x )−log( 1−x )  (注意)

=( x− 1 2 x 2 + 1 3 x 3 − 1 4 x 4 +⋯ ) −{ ( −x )− 1 2 ( −x ) 2 + 1 3 ( −x ) 3 − 1 4 ( −x ) 4 +⋯ }

=( x− 1 2 x 2 + 1 3 x 3 − 1 4 x 4 +⋯ ) −( −x− 1 2 x 2 − 1 3 x 3 − 1 4 x 4 +⋯ )

=2x+ 2 3 x 3 + 2 5 x 5 + 2 7 x 7 +⋯

■注意

真数条件,すなわち 1+x 1−x >0 より

・ 1 − x > 0 の場合, 1+x>0 となる.

すなわち −1<x<1

・ 1 − x < 0 の場合, 1+x<0 となるが, 1−x<0 , 1+x<0 ,両方を満たす

x は存在しない.

したがって

1+x 1−x >0 のとき,すなわち −1<x<1 のとき, 1+x>0 かつ 1−x>0 となり

log 1+x 1−x =log( 1+x )−log( 1−x )

と対数の性質を利用して式変形できる.

 

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学生スタッフ作成
最終更新日: 2022年6月5日