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103 台灣大學微積分(B) 第 13 題

考題 / 轉學考微積分 / 台灣大學 / 微積分B

103學年度 · 103台大微積分B · 第 13 題

題目

Problem

(貳)計算證明題

  1. 求函數 f(x)=x1−x2+sin⁡−1xf(x)=x\sqrt{1-x^2}+\sin^{-1}x 在 x=0x=0 的 Taylor 級數及其收斂半徑。

解答

解法一

答題過程

展開

先微分,根式項與反三角函數項恰好合併:

f′(x)=21−x2.f'(x)=2\sqrt{1-x^2}.

利用二項式展開並由 f(0)=0f(0)=0 積分回去,得

f(x)= 2∑n=0∞(−1)n(1/2n)x2n+12n+1= 2x−x33−x520−x756−⋯ .\begin{align*} f(x) =&\,2\sum_{n=0}^{\infty} (-1)^n\binom{1/2}{n}\frac{x^{2n+1}}{2n+1}\\[4mm] =&\,2x-\frac{x^3}{3}-\frac{x^5}{20}-\frac{x^7}{56}-\cdots. \end{align*}

二項式級數的收斂半徑為 11,故答案的收斂半徑為 1\boxed{1}。