数学
高校生
解決済み

写真に示したところが分かりません。
なぜこのようになるのでしょうか。

問題はf(x)=sinx^2のn階微分を求めてマクローリン展開するという問題です(最初にsinx^2=1-con2xに置き換えています)

=2cos2y=2sin (を+う ) 次に, 2 Va 9. 2 "0⑯=テ2 es(z+ ) 22sin (gr+色) 5 lO
級数 級数展開 マクローリン マクローリン展開 テイラー展開 sin cos 三角関数 場合分け

回答

✨ ベストアンサー ✨

そもそも、

sin²x=(1-cos2x)/2

だしな...
まいっか。

上側(n=2k-1)のときは、なぜ0になるか?

→sin((n-1)π/2)に注目。

nに2k-1を代入すると、
sin((2k-2)π/2)。
2k-2は偶数(0も含む)だから、sin((偶数)π/2)=0
( sin(2π/2)=0, (4π/2)=0, 0°と180°...になる。)
よって、
2ⁿ⁻¹*0=0

下側の(n=2k)のときは、なぜ2²ᵏ⁻¹*(-1)ᵏ⁻¹になるか?

→sin((n-1)π/2)に注目。

nに2kを代入すると、
sin((2k-1)π/2)。
2k-1は奇数だから、sin((奇数)π/2)=±1
(sin(π/2)=1, (3π/2)=-1, 90°と270°...になる。
写真にもあるように、
f"(x)がx=0のとき、
f"(0)=2*1
f⁽⁴⁾(x)がx=0のとき、
f⁽⁴⁾(0)=2³*(-1)
である為には、
二階微分の時のsin((n-1)π/2)は、1
四階微分の時のsin((n-1)π/2)は、-1
でなければならないから、
n=2kのとき、
sin((2k-1)π/2)=(-1)ᵏ⁻¹
よって、
2ᵏ⁻¹*sin((2k-1)π/2)=2ᵏ⁻¹*(-1)ᵏ⁻¹

...タグが高校生の分野での投稿となっていますが、
テイラー展開とかマクローリン展開ってのは、
高校数学じゃ習いませんよね?(一般的な高校では)
プロフィール見させて貰いましたけど、
高専の数学なら高専3年以上は大学レベルの内容となっていますので、大学生のタグで投稿すると回答者も豊富にいると思いますよ。

hmori

詳しい説明ありがとうございます!わかりました。

この回答にコメントする

回答

これは具体的に計算して確認するくらいしかないと思います

kが奇数のとき
k=1 → sin(π/2)=1
k=3 → sin(5π/2)=1
k=5 → sin(9π/2)=1
のように sin{(2k-1)π/2} の値は常に1となります
厳密には、
sin[{2(2ℓ+1)-1}π/2]
=sin{(4ℓ+1)π/2}
=sin(π/2+2ℓ)
=sin(π/2)
=1
より従います

同様にして、kが偶数のときは sin{(2k-1)π/2} の値は常に-1となることがわかります
これらをまとめて、
sin{(2k-1)π/2}=(-1)ᵏ⁻¹
となります

hmori

ありがとうございます!手動かしてみます、

gößt

いえいえ(`・ω・´)

この回答にコメントする
疑問は解決しましたか?

この質問を見ている人は
こちらの質問も見ています😉