题目
Problem
Find the Maclaurin’s series for
e1+x2+e1−x
up to and including the term in x2.
[4]
题目中文翻译
求
e1+x2+e1−x
的 Maclaurin 级数,展开至并包括 x2 项。
(4)
原卷通用作答要求
Answer all questions. You should use a calculator where appropriate.
You must show all necessary working clearly; no marks will be given for unsupported answers from a calculator.
Give non-exact numerical answers correct to 3 significant figures, or 1 decimal place for angles in degrees, unless a different level of accuracy is specified in the question.
请回答所有题目。适当时应使用计算器。必须清楚展示所有必要的计算过程;仅给出计算器答案而没有过程,不予评分。除非题目另有精度要求,非精确数值答案保留 3 位有效数字,以度为单位的角度保留 1 位小数。
解答
解法一
思路
展开
先提出公共因子 e,再分别把标准指数展开中的变量换成 x2 和 −x,保留至 x2 项。
答题过程
展开
Using the standard expansion
eu=1+u+2u2+O(u3),
we obtain
e1+x2=e1−x=e(1+x2+O(x4)),e(1−x+2x2+O(x3)).
Adding gives the required Maclaurin series:
e1+x2+e1−x=2e−ex+23ex2+O(x3).
解法二
思路
展开
也可直接求函数在 0 处的一阶、二阶导数,再代入 Maclaurin 公式。对第一项求导时要保留内层 x2 的导数。
答题过程
展开
Let f(x)=e1+x2+e1−x. Differentiating gives
f′(x)=f′′(x)=2xe1+x2−e1−x,(2+4x2)e1+x2+e1−x.
Thus f(0)=2e, f′(0)=−e, and f′′(0)=3e. Therefore
f(x)==f(0)+xf′(0)+2x2f′′(0)+O(x3)2e−ex+23ex2+O(x3).