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数学の教科書《フーリエ変換の理解を目的とした関数解析入門》  作者: リョーシリキガク


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三角関数のテイラー展開

テイラー展開の公式

f(x) ≒ f(a) + f'(a)(x-a) + f''(a)(x-a)^2/2! + f'''(a)(x-a)^3/3! + ...


マクローリン展開の公式(aに0を入れる)


f(x) ≒ f(0) + f'(0)×x + f''(0)× x^2 / 2! + f'''(0)×x^3 / 3! + f⁽⁴⁾(0)×x^4 / 4!

+ ...

+ f⁽ⁿ⁾(0)×x^n / n!

+ ...


▼sin(x) の微分の流れ:


f(x) = sin(x)

f'(x) = cos(x)

f''(x) = -sin(x)

f'''(x) = -cos(x)

f⁽⁴⁾(x) = sin(x)(元に戻る)


→ 微分を繰り返すと、元に戻る。

→ sin(x) のグラフは「波」。滑らかで周期的。


▼x = 0 での値を代入:


sin(0) = 0

cos(0) = 1

-sin(0) = 0

-cos(0) = -1

sin(0) = 0 ...


▼よって、展開式:


sin(x) ≒ x - x^3/3! + x^5/5! - x^7/7! + ...


※x の奇数乗だけが出る。

※符号は + − + − … と交互。



【cos(x) を例に説明】


▼cos(x) の微分の流れ:


f(x) = cos(x)

f'(x) = -sin(x)

f''(x) = -cos(x)

f'''(x) = sin(x)

f⁽⁴⁾(x) = cos(x)(元に戻る)


▼x = 0 での値を代入:


cos(0) = 1

-sin(0) = 0

-cos(0) = -1

sin(0) = 0 ...


▼よって、展開式:


cos(x) ≒ 1 - x^2/2! + x^4/4! - x^6/6! + ...


※偶数乗だけ。

※符号は + − + − … と交互。


階乗を計算して、具体的に書くと下のようになります。

sin(x) ≒ x - x^3/6 + x^5/120 - x^7/5040 + ...

cos(x) ≒ 1 - x^2/2 + x^4/24 - x^6/720 + ...


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