將y=arctanx展開為x的冪級數


y=arctanx,則x=tany
arctanx′bai=1/tany′
tany′=(siny/cosy)′=(cosycosy-siny(-siny))/cos²y=1/cos²y
則arctanx′=cos²y=cos²y/(sin²y+cos²y)=1/(1+tan²y)=1/1+x²
故最終答案是1/(1+x²)

這一步求出了y=arctanx的導數,要求其冪級數可以觀察1/(1+x²)可以展開為冪級數。故應當展開1/(1+x²)。

 

 

或者這樣:

 

再來看剛好在收斂半徑上的點:

 

當然可以利用高階導數開進行泰勒展開:

 

 

 

 

 

附上完整版:

1、arctanx 的麥克勞林級數展開式,必須分三段考慮:

      -∞ ≤ x ≤ -1、-1 < x < +1、1 < x < +∞

2、分成zhi三段的原因是:

      A、在展開過程中,必須先求導,再積分;

      B、在求導跟積分之間,必須運用公比小於1的無窮等比數列求和公式;

      C、運用等比求和公式時,必須考慮收斂與否,因此必須分成兩部分:

            |x| < 1、|x| ≥ 1;

      D、在 |x| ≥ 1 時,有必須考慮積分的下限問題,因此還得再分為二。

 

 

 

 

 

 如何將函數f=arctan展開成x的冪級數

 


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