Разложение Маклорена 1/ln

생성일: 2024년 11월 21일

답변에 사용된 모델 OpenAI 01 Preview by OpenAI01

질문

Разложи 1/ln(ch(x)) по формуле маклорена до o(x^3)

사고

Раскрываю закономерность

Интересно, как ln(cosh(x)) раскрывается до o(x^2). Сначала нахожу элементарные термины, а затем перемножаю находку на x^2/2.

Используя приближение для ln(cosh(x)), нахожу его обратное выражение.

Ищу новые подходы

Применяю разложения в ряд и факторизацию, чтобы упростить выражение S(x). Это приводит меня к лучшему пониманию формулы для S(x).

Развёртывание и упрощение

Окей, давайте посмотрим: я использую разложение в ряд Тейлора для ln(cosh(x)), выношу общие множители и упрощаю, чтобы получить приближенное выражение, действуя до x^2.

Уточняю приближение

Я рассматриваю приближение 1 / ln(cosh(x)) с включением членов до x^2. Включаю второй порядок и старшие корректировки, чтобы получить точное приближение.

답변

Чтобы разложить функцию 1ln(coshx)\frac{1}{\ln(\cosh x)} по формуле Маклорена до членов порядка o(x3)o(x^3), выполним следующие шаги.

1. Найдем разложение ln(coshx)\ln(\cosh x) до необходимого порядка.

Сначала запишем разложение функции coshx\cosh x:

coshx=1+x22+x424+\cosh x = 1 + \frac{x^2}{2} + \frac{x^4}{24} + \dots

Теперь используем разложение натурального логарифма:

ln(1+y)=yy22+y33\ln(1 + y) = y - \frac{y^2}{2} + \frac{y^3}{3} - \dots

Применяем это к y=x22y = \frac{x^2}{2}:

ln(coshx)=ln(1+x22)=x2212(x22)2+=x22x48+\ln(\cosh x) = \ln\left(1 + \frac{x^2}{2}\right) = \frac{x^2}{2} - \frac{1}{2} \left(\frac{x^2}{2}\right)^2 + \dots = \frac{x^2}{2} - \frac{x^4}{8} + \dots

2. Найдем разложение обратной функции.

Нам нужно разложить 1ln(coshx)\frac{1}{\ln(\cosh x)}:

1ln(coshx)=1x22x48+\frac{1}{\ln(\cosh x)} = \frac{1}{\frac{x^2}{2} - \frac{x^4}{8} + \dots}

Вынесем x22\frac{x^2}{2} за скобки в знаменателе:

1ln(coshx)=1x22(1x24+)=2x2(1+x24+(x24)2+)\frac{1}{\ln(\cosh x)} = \frac{1}{\frac{x^2}{2} \left(1 - \frac{x^2}{4} + \dots\right)} = \frac{2}{x^2} \left(1 + \frac{x^2}{4} + \left(\frac{x^2}{4}\right)^2 + \dots\right)

Разворачивая ряд до членов порядка o(x3)o(x^3):

2x2(1+x24+x416+)=2x2+12+x28+\frac{2}{x^2} \left(1 + \frac{x^2}{4} + \frac{x^4}{16} + \dots\right) = \frac{2}{x^2} + \frac{1}{2} + \frac{x^2}{8} + \dots

3. Запишем окончательное разложение.

Таким образом, разложение функции до членов порядка o(x3)o(x^3) будет:

1ln(coshx)=2x2+12+x28+o(x3)\frac{1}{\ln(\cosh x)} = \frac{2}{x^2} + \frac{1}{2} + \frac{x^2}{8} + o(x^3)

Ответ:

1ln(coshx)=2x2+12+x28+o(x3)\frac{1}{\ln(\cosh x)} = \frac{2}{x^2} + \frac{1}{2} + \frac{x^2}{8} + o(x^3)

이 Q&A 공유하기