Enunciado

Encontre a série de Taylor de f ( x ) centrada no valor dado de a . [Suponha que f tenha expansão em uma série de potencias. Não mostre que R n x → 0 .]

19.

f x = 1 / x ,                     a = 9

Passo 1

Fala, galera! Tudo beleza??

A questão jogou pra gente uma série e quer a série de Taylor dela centrada no ponto a   que também nos deu.

A série de Taylor tem essa cara aqui, ó:

f x = ∑ n = 0 ∞ f n a n ! ( x - a ) n

Onde f n serão nossas derivadas e a o ponto central dessa série.

Então precisamos fazer várias derivadas dessa função, substituir a = 9 e encontrar um padrão pra gente fazer nossa representada como série de Taylor. Show?

Passo 2

Então vamos derivar a função algumas vezes e substituir x = a , neste caso a = 9

f x = 1 x = x - 1 / 2 ⇒ f 9 = 1 3

f ' x = - 1 2 x - 3 2 = - 1 2 x 3 ⇒ f ' 9 = - 1 2 ⋅ 3 3

f ' ' x = - 3 2 - 1 2 x - 5 2 = 3 ⋅ 1 2 2 x 5 ⇒ f ' ' 9 = 3 ⋅ 1 2 2 3 5

f ' ' ' x = - 5 2 - 3 2 - 1 2 x - 7 2 = - 5 ⋅ 3 ⋅ 1 2 3 x 7 ⇒ f ' ' ' 9 = - 5 ⋅ 3 ⋅ 1 2 3 3 7

Podemos achar o padrão, de forma geral

f n 9 = - 1 n 1 ⋅ 3 ⋅ 5 ⋅ ⋅ ⋅ ( 2 n - 1 ) 2 n 3 2 n + 1

Passo 3

Então, temos que a série de Taylor para f ( x ) é

∑ n = 0 ∞ f n 9 n ! x - 9 n

∑ n = 0 ∞ - 1 n 1 ⋅ 3 ⋅ 5 ⋅ ⋅ ⋅ ( 2 n - 1 ) 2 n 3 2 n + 1 n ! x - 9 n

Resposta

f x = ∑ n = 0 ∞ - 1 n 1 ⋅ 3 ⋅ 5 ⋅ ⋅ ⋅ ( 2 n - 1 ) 2 n 3 2 n + 1 n ! x - 9 n

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