Hva er Taylor-serien f (x) = arctan (x)?

Hva er Taylor-serien f (x) = arctan (x)?
Anonim

#f (x) = sum_ {n = 1} ^ Infty (-1) ^ n {x ^ {2n + 1}} / {2n + 1} #

La oss se på noen detaljer.

#f (x) = arctanx #

#f '(x) = 1 / {1 + x ^ 2} = 1 / {1 - (- x ^ 2)} #

Husk at den geometriske kraftserien

# 1 / {1-x} = sum_ {n = 0} ^ infty x ^ n #

ved å erstatte # X # av # -X ^ 2 #, #Rightarrow 1 / {1 - (- x ^ 2)} = sum_ {n = 0} ^ infty (-x ^ 2) ^ n = sum_ {n = 0} ^ infty (-1) ^ nx ^ {2n} #

Så, #f '(x) = sum_ {n = 0} ^ Infty (-1) ^ nx ^ {2n} #

Ved å integrere, #f (x) = int sum_ {n = 0} ^ infty (-1) ^ nx ^ {2n} dx #

ved å sette integralskiltet inn i summeringen, # = sum_ {n = 0} ^ infty int (-1) ^ n x ^ {2n} dx #

av Power Rule, # = Sum_ {n = 1} ^ Infty (-1) ^ n {x ^ {2n + 1}} / {2n + 1} + C #

Siden #f (0) = arctan (0) = 0 #, #f (0) = sum_ {n = 1} ^ infty (-1) ^ n {(0) ^ {2n + 1}} / {2n + 1} + C = C Høyreve C = 0 #

Derfor

#f (x) = sum_ {n = 1} ^ Infty (-1) ^ n {x ^ {2n + 1}} / {2n + 1} #