Написать разложение по целым неотрицательным степеням переменной х до членов указанного порядка включительно следующей функций: 1.
до члена с х^5

2.
до члена с х^4


{e}^{2x - {x}^{2} }
\frac{x}{ {e}^{x} - 1 }

ilnasgo54 ilnasgo54    2   10.12.2021 13:25    36

Ответы
evabelova25 evabelova25  12.01.2024 15:41
1. Разложение функции {e}^{2x - {x}^{2} } до члена с х^5:

Для начала, мы можем разложить функцию в ряд Тейлора. Ряд Тейлора позволяет представить функцию в виде бесконечной суммы мономов, где каждый моном является степенным выражением переменной x.

Разложим функцию в ряд Тейлора в окрестности точки x=0. Используя формулу для разложения экспоненты, мы получим:

{e}^{2x - {x}^{2} } = {e}^{- \sum_{n=0}^{\infty} \frac{{x}^{n+2} - {x}^{2}}{{(n+2)!}}}

Теперь, для получения разложения до члена с х^5, нам необходимо остановиться на соответствующем члене с х^5 и проигнорировать следующие члены большего порядка.

Из формулы выше, мы можем заметить, что член х^5 будет присутствовать только тогда, когда n = 3 или n = 4. При n = 4, мы будем иметь моном с х^5, поэтому нам нужно остановиться на этой степени.

Таким образом, разложение до члена с х^5 будет:

{e}^{2x - {x}^{2} } = 1 + (-x) + (-x)^2/2! + (-x)^3/3! + (-x)^4/4! + O(x^5)

О, где O(x^5) - означает все последующие члены с х^5 и выше, которые мы игнорируем.

2. Разложение функции \frac{x}{ {e}^{x} - 1 } до члена с х^4:

Опять же, мы можем использовать ряд Тейлора для разложения нашей функции. Однако, в этом случае, функция имеет дробную форму, поэтому мы должны применить некоторые алгебраические манипуляции, чтобы получить правильное разложение.

Сначала, мы можем преобразовать дробь следующим образом:

\frac{x}{ {e}^{x} - 1 } = x \cdot \frac{1}{{e}^{x} - 1}

Теперь, разделим каждую дробь на (e^x - 1), чтобы представить функцию в виде суммы двух рядов:

x \cdot (\frac{1}{e^{x}} + \frac{1}{e^{2x}} + \frac{1}{e^{3x}} + ... ) \cdot (1 + e^{-x} + e^{-2x} + e^{-3x} + ... )

Затем, мы можем упростить эту сумму, перемножив термы каждого ряда:

x \cdot (\frac{1}{e^{x}} + \frac{1}{e^{2x}} + \frac{1}{e^{3x}} + ... ) + x \cdot (e^{-x} + e^{-2x} + e^{-3x} + ... )

Теперь, мы можем применить разложение экспоненты (1 + x + x^2/2! + x^3/3! + ... ) равное e^x, чтобы разложить каждую часть отдельно. Заметим, что мы останавливаемся на х^4, как требуется в вопросе.

Для первой части:

x \cdot (\frac{1}{e^{x}} + \frac{1}{e^{2x}} + \frac{1}{e^{3x}} + ... ) = x \cdot (1 + \frac{x}{1!} + \frac{x^2}{2!} + \frac{x^3}{3!} + \frac{x^4}{4!}) + O(x^5)

Для второй части:

x \cdot (e^{-x} + e^{-2x} + e^{-3x} + ... ) = x \cdot (1 - \frac{x}{1!} + \frac{x^2}{2!} - \frac{x^3}{3!} + \frac{x^4}{4!}) + O(x^5)

Теперь, мы можем сложить две части вместе, чтобы получить окончательное разложение до члена с х^4:

\frac{x}{ {e}^{x} - 1 } = x \cdot (1 + \frac{x}{1!} + \frac{x^2}{2!} + \frac{x^3}{3!} + \frac{x^4}{4!}) + x \cdot (1 - \frac{x}{1!} + \frac{x^2}{2!} - \frac{x^3}{3!} + \frac{x^4}{4!}) + O(x^5)

О, где O(x^5) - означает все последующие члены с х^5 и выше, которые мы игнорируем.

Это является полным разложением по указанным порядкам для данных функций.
ПОКАЗАТЬ ОТВЕТЫ
Другие вопросы по теме Математика