Enunciado

Use uma série de Maclaurin derivada nesta seção para obter a série de Maclaurin para a função dada .

f x = cos 2 ⁡ x

Passo 1

E aí futuro cientista, preparado para usar todo seu talento em cálculo nessa questão de matemática? Vamos lá!

Para encontrar a série de Maclaurin da função f x = cos 2 ⁡ x , vamos relembrar algumas identidades trigonométricas e a série de Maclaurin para a função c o s x .

Primeiro, vamos reescrever a função usando uma identidade trigonométrica conhecida:

f x = cos 2 ⁡ x = 1 + cos ⁡ ( 2 x ) 2

Agora, vamos lembrar a série de Maclaurin para a função cos ⁡ x . A série de Maclaurin é uma expansão em série de potências centrada em x = 0 . A série de Maclaurin para cos ⁡ ( x ) é:

c o s x = ∑ n = 0 ∞ - 1 n x 2 n 2 n !

Nosso próximo passo é usar essa série para encontrar a série de cos ⁡ ( 2 x ) .

Passo 2

Observe que a diferença entre cos ⁡ ( x ) e cos ⁡ ( 2 x ) está no argumento da função cosseno. Para transformar a série de cos ⁡ ( x ) na série de cos ⁡ ( 2 x ) , basta substituir x por 2 x na série original:

f x = ∑ n = 0 ∞ - 1 n ( 2 x ) 2 n 2 n !

Simplificando, temos:

f x = ∑ n = 0 ∞ - 1 n 2 2 n ⋅ x 2 n 2 n !

Passo 3

Agora, vamos substituir a função cos ⁡ 2 x pela sua representação em série na função da questão. Logo:

f x = 1 + ∑ n = 0 ∞ - 1 n 2 2 n ⋅ x 2 n 2 n ! 2

E pronto! Chegamos à série de Maclaurin para a função f x = cos 2 ⁡ x .

Resposta

f x = 1 + ∑ n = 0 ∞ - 1 n 2 2 n ⋅ x 2 n 2 n ! 2

Ver Outros Exercícios desse livro

Exercícios de Livros Relacionados

Mostre que se p for um polinômio de enésima ordem, então: p x + 1 = ∑ i = 0 n p i x i !
Use séries para aproximar a integral definida com a precisão indicada.
Calcule a integral indefinida como uma série infinita. ∫ arctg ⁡ x 2 d x
Calcule a integral indefinida como uma série infinita. ∫ cos ⁡ x - 1 x d x
Use séries para aproximar a integral definida com a precisão indicada. ∫ 0 1 / 2 x 3 arctg ⁡ x d x ,( 4c a s a sd e c i m a i s )