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Series de Potencias 2015

Date post: 06-Jul-2018
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  • 8/18/2019 Series de Potencias 2015

    1/16

       

     

     

     

     

     

     

  • 8/18/2019 Series de Potencias 2015

    2/16

     

     

     

     

    y =  f (x)  

     

     pn(x)  

     pn(x) = a0 + a1x + a2x2 + ... + anx

    n.  

      n  

     

    x  

     

    n.  

     

    A(0, f (0))

     

    f (x)  

     

    (n + 1)  

      x = 0

    y  =  p0(x)  

      A    a0    A  

    a0 =  f (0)    x = 0.

     

    y =  a0 + a1x  

     

    A  

     

    A  

    a0 =  f (0)   y a1 =  f (0).

     

  • 8/18/2019 Series de Potencias 2015

    3/16

      n   y =  a0 + a1x + a2x2 + ... + anx

    n,  

      A 

      A  

      1    2     3     n  

     

    y =  pn(x)    n  

    x  = 0  

      f (x)  

     

    x = 0  

    f (x)

     pn(0) = f (0), p

    n(0) = f (0), pn(0) = f 

    (0)   ... pnn(0) = f n(0)

     

    f (0) = a0,  f (0)

    1!  = a1,

      f (0)

    2!  = a2   ...

      f n(0)

    n!  = an

     

       

    f   

      n  

      x0  

     p(x) = f (x0) + f (x0)(x − x0)

    1!  +

     f (x0)(x − x0)2

    2!  + ... +

     f n(x0)(x − x0)n

    n!  

     

    f   

      x0

     

    x0 = 0  

     p(x) = f (0) + f (0)x

    1!  +

     f (0)x2

    2!  + ... +

     f n(0)xn

    n!  

     

        f (x) = sen(x) 

     

    sen(x)

      cos(x),   −sen(x),   −cos(x), ....    x = 0

    1,   0,   −1,   0, ....    x   x − x3

    3!

     f (x) = sen(x)    x = 0

     

  • 8/18/2019 Series de Potencias 2015

    4/16

      f (x) = sen(x)  

      sen(x) ∼  x

       

    f (x) =  log(x + 1)  

     

    f (x) = log(x + 1)  

      x = 0

     

     

    f (x)  

      n + 1  

      I 

     

    x0    Rn(x)  

      f (x)    P n(x)    Rn(x) =   f (x) −  P n(x)  

    f (x) = P n(x) + Rn(x)  

    f (x) = f (x0) + f (x0)

    1!  (x − x0) +

     f (x0)

    2!  (x − x0)

    2 + ... + f n(x0)

    n!  (x − x0)

    n + Rn.

     

    Rn(x)  

     

    Rn(x) = f n+1(ξ )

    (n + 1)!(x − x0)

    n+1   ξ     x0  y x

     

    f (x) = f (x0) + f (x0)

    1!  (x − x0) +

     f (x0)

    2!  (x − x0)

    2 + ... + f n(x0)

    n!  (x − x0)

    n + f n+1(ξ )

    (n + 1)!(x − x0)

    n+1.

     

    f (x)  

      x0 = 0  

    f (x) = f (0) + f (0)

    1!  x +

     f (0)

    2!  x2 + ... +

     f n(0)

    n!  xn +

     f n+1(ξ )

    (n + 1)!xn+1.

     

    ξ   

      x0     x

     

  • 8/18/2019 Series de Potencias 2015

    5/16

     

      Rn(x)    I   

    Rn(x) = f (x) − f (x0) + f (x0)

    1!   (x − x0) + f (x0)

    2!   (x − x0)2 + ... + f n(x0)

    n!   (x − x0)n

     

      x0    g(t)    I   

    g(t) = f (x) − f (t) − f (t)

    1!  (x − t) −

     f (t)

    2!  (x − t)2 − ... −

     f n(t)

    n!  (x − t)n − Rn(x)

      (x − t)n+1

    (x − x0)n+1

     

    g(x) = 0  

    g(x0) = [f (x)−f (x0)−f (x0)

    1!  (x − x0)−

    f (x0)

    2!  (x−x0)

    2−...−f n(x0)

    n!  (x−x0)]−Rn(x)

    (x − x0)n+1

    (x − x0)n+1  = 0

      ∗    Rn(x)

     

      x0    I     g(x) = 0     g(x0) = 0

     

    ξ   

      x 

      x0    g(ξ ) = 0

     

      g(t)  

    g(t) = 0 − f (t) − [−f (t)

    1!  +

     f (t)

    1!  (x − t) − 2

    f (t)

    2!  (x − t) +

     f (x0)

    2!  (x − x0)

    2 − ...

    −nf n(t)

    n!  (x − t)n−1 +

     f n+1(t)

    n!  (x − t)n] + (n + 1)Rn(x)

      (x − t)n

    (x − x0)n+1

     

    g(t) = −f n+1(t)

    n!  (x − t)n + (n + 1)Rn(x)

      (x − t)n

    (x − x0)n+1

      g(ξ ) = 0  

    g(ξ ) = −f n+1(ξ )

    n!

      + Rn(x)  n + 1

    (x − x0)n+1

      = 0

     

    Rn(x) = f n+1(ξ )

    (n + 1)!(x − x0)

    n+1.

     

     

      f (x) = ex  

      e

    ex

    = 1 + x + x2

    2!   + ...

     

  • 8/18/2019 Series de Potencias 2015

    6/16

    P 5(x) = 1 + x + x2

    2!  +

     x3

    3!  +

     x4

    4! +

    x5

    5!

      ex

     

    e ∼  1 + 1 + 1

    2 +

     1

    6 +

      1

    20+

      1

    120 + R5(1)

    e ∼  2, 716 + R5(1)

     

    R5(1) =  eξ

    (5 + 1)!(1)5+1

     

    0 < ξ

  • 8/18/2019 Series de Potencias 2015

    7/16

           

     

    ∞n=0

    anxn

      0  

     

    ∞n=0

    anxn

     

      x

     

    x = 0.

     

    x  

      (−R, R)  

      |x| > R.  

     

     

    ∞n=0

    xn = 1 + x + x2 + ... + xn + ...  

      (−1, 1)  

      x  ∞n=0

    xn =  1

    1 − x

     

    (−1, 1)  ∞n=0

    xn  

      1

    1 − x.

     

     

    R    

    ∞n=0

    anxn

      x ∈  (−R, R)

      x    |x| > R.

     

    (−R, R)  

     

     

     

      x  

      x = 0

     

  • 8/18/2019 Series de Potencias 2015

    8/16

     

     

    ∞n=0

    anxn

     

    L =   ĺımn→∞

    an+1an 0 ≤  L  ≤ ∞  

     L =  ∞    x = 0

     L = 0    x

     

    0   < L <  ∞     R  =  1

    L    |x|  < R  

    −R < x < R    |x| > R

     

     

    ∞n=0

    xn

    n!    x

      x = 0   1

      x = 0    L =   ĺımn→∞

    1

    (n + 1)!1

    n!

    = lı́m

    n→∞1

    n + 1  = 0

     

    L = 0 

      R =  ∞    x

       

    x = 0

     

    ∞n=0

    n! xn   x = 0   L =   ĺımn→∞

    (n + 1)!n! =   lı́mn→∞(n + 1) =  ∞

     

    x = 0

     

     

    ∞n=0

    2nxn

    n  

    1

    2, 1

    2

     

     

           

    (x − x0)  

    ∞n=0

    an(x − x0)n = a0 + a1(x − x0) + a2(x − x0)

    2 + ... + an(x − x0)n + ...

     

     

    x0

     

    x0 = 0    x

     

  • 8/18/2019 Series de Potencias 2015

    9/16

     

    x  

     

    x − x0

     

    ∞n=0

    an(x − x0)n

      |x − x0| < R    (x0 − R, x0 + R)

      |x − x0| > R

       

    ∞n=0

    (x − 1)n

    n

    L =   ĺımn→∞

    1

    n + 11

    n

    = 1

      |x − 1| <  1    x ∈  (0, 2)    |x − 1| >  1

      x = 0,  ∞n=0

    (−1)n

    n

     

    x = 2  

    ∞n=0

    (1)n

    n

     

    n=0xn

    n    [0, 2)

     

      (x − x0)  

     

    x0.

     

     

    f (x)  

      n=0

    an(x − x0)n

     

     

    (x0 − R , x0 + R)    R > 0  

    (x0 − R , x0 + R)    f (x)

     

     

      (x0 − R , x0 + R)  

     

     

  • 8/18/2019 Series de Potencias 2015

    10/16

       

    f (x) =∞n=0

    an(x −  x0)n

       

    R

      f     |x − x0|  < R  

      f 

    f (x) =∞n=1

    ann(x − x0)n−1 = a1 + 2a2(x − x0) + ... + ann(x − x0)

    n−1 + ...    |x − x0| < R

     

    ˆ   f (x)dx =

    ∞n=0

    ´ an(x − x0)

    ndx =∞n=0

    an(x − x0)

    n+1

    n + 1  + C 

       |x − x0| < R

     

     

    f (x) =∞n=0

    xnn!

     

      x  

      x0 = 0    R =  ∞

     

    f (x) = f (x)  

      x  

      f (x) = ex

      L = 0    x.  

      x.

    f (x) =  d

    dx

    1 + x +

     x2

    2!  +

     x3

    3! ...

    = 0 + 1 +

     2x

    2!  +

     3x2

    3!  + ... = 1 + x +

     x2

    2!  + ... =  f (x)

     

    f (x) = f (x)  

      f (x) = C ex  

    f (0) = 1

      C  = 1     f (x) = ex

     

     

    ∞n=0

    xn    1

    1 − x  

      |x| <  1    1

    (1 − x)2

     

    1

    (1 − x)2  

      f (x) =  1

    1 − x  

    f (x) =  1

    (1 − x)

    2 = 1 + 2x + 3x2 + 4x3 + ... + nxn−1 + ... ,  |x| <  1

     

     

    ∞n=0

    xn+1

    n + 1  = −ln(1−x)    −1 < x

  • 8/18/2019 Series de Potencias 2015

    11/16

     

    ˆ   x0

    1

    1 − u du  =  −ln(1 − x)

     

    −ln(1 − x) =

    ˆ   x0

    1

    1 − u du  =

    ∞n=0

    xn+1

    n + 1

     

      ln(x + 1) =∞n=0

    (−1)n   x

    n+1

    n + 1    (−1, 1)

     

       

    f       

      x0    f   

     

    x − x0    x0

     

    ε > 0 / f (x) =∞n=0

    an(x − x0)n ∀x ∈  (x0 − ε , x + ε)

     

     

    P (x) = a0 + a1x + a2x2 + ... + anxn

     

    f (x) =

      1

    1 − x  

      x = 0  

      f (x) =

      1

    1 − x  =

    n=0x

    n

     

     

     

     

    (3)  

      f 

     

    ∞n=0an(x − x0)

    n  

    f   

      I 

    f (x) =∞n=0

    an(x − x0)n ∀x ∈  I .  

     

     

     

    f   

     

  • 8/18/2019 Series de Potencias 2015

    12/16

     

     

    f   

     

    f (x) =

    ∞n=0

    an(x − x0)n en I  = (x0 − R, x0 + R)  

     

    an =  f n(x0)

    n!  para n = 0, 1, 2,...  

     

     

    f (x) = a0 + a1(x − x0) + a2(x − x0)2 + ... + an(x − x0)

    n + ...   ; f (x0) = a0

     

     

    f (x) = 1· a1 + 2a2(x − x0) + ... + nan(x − x0)n−1 + ...   ; f (x0) = 1· a1

    f (x) = 1· 2· a2 + ... + n(n − 1)an(x − x0)n−2 + ...   ; f (x0) = 1· 2.a2

    f (x) = 1· 2· 3· a3 + ... + n(n − 1)(n − 2)an(x − x0)n−3 + ...   ; f (x0) = 1· 2· 3· a3

      an   =  f (n)(x0)

    n!  

     

    f (x) = f (x0) + f (x0)

    1!  (x − x0) +

     f (x0)

    2!  (x − x0)

    2 + ... + f n(x0)

    n!  (x − x0)

    n + ...

     

     

    f   

     

    f   

     

  • 8/18/2019 Series de Potencias 2015

    13/16

       

    f   

      I   

    x0 ∈ R

         

    f   

      x0  

    ∞n=0

    f (n)(x0)

    n!  (x − x0)

    n = f (x0) + f (x0)(x − x0)

    1!  +

     f (x0)(x − x0)2

    2!  + ... +

     f (n)(x0)(x − x0)n

    n!  + ...

     

           

    f   

      x0   = 0  

    ∞n=0

    f (n)(0)n!

      xn = f (0) +  f 

    (0)1!

      x +  f (0)2!

      x2 + ... +  f (n)(0)

    n!  xn + ...  

     

    Rn(x) = f (x) − P n(x),    P n(x)  

      n    ĺımn→∞

    Rn(x) =

    0   ∀ x ∈  I     f (x)    P n(x)  

     

    Rn(x).

        f   

    (x0 − R, x0 + R  

    f (x) = f (x0) + f (x0)

    1!  (x − x0) +

     f (x0)

    2!  (x − x0)

    2 + ... + f n(x0)

    n!  (x − x0)

    n + ...  

     

    f   

    lı́mn→∞

    Rn(x) = 0

      Rn(x) = f n+1(ξ )

    (n + 1)!(x − x0)

    n+1  ξ     (x0 − R, x0 + R

     

     

    ĺımn→∞

    Rn(x) = 0  

     

    f (x) =   P n(x) + Rn(x)    n   → ∞,  

     

    f (x)  

     

    ξ   

      ξ   

      f   

      |Rn(x)|

     

  • 8/18/2019 Series de Potencias 2015

    14/16

     

    f     −R < x − x0 < R

     

    f   

      x =  x0  

     

    f   

      x0

     

    f   

     

    g  

      f     −R < x − x0 < R

     

     

    f   

      x = 0 

      f (n)(0) = 0  ,   ∀n

     

    0 + 0

    1x +

      0

    2!x2 +

      0

    3!x3 + ... = 0

     

    f (x) = 0   ∀x    f (x)    x = 0

       

     

    f (x) =

    e−  1

    x2 x = 0

    0   x = 0  

    R − {0}

     

    x = 0

     

    x   = 0  

     

    x  = 0  

     

     

    Rn(x)    0    n → ∞.

       

    sen(x) = x − x3

    3!  +

     x5

    5!  + ... + (−1)

    n   x2n+1

    (2n + 1)! +  ... =

    ∞n=0

    (−1)n

    (2n + 1)!x2n+1

     

    x

    cos(x) = 1 − x2

    2!  +

     x4

    4!  + ... + (−1)n

      x2n

    (2n)! +  ... =

    ∞n=0

    (−1)n

    (2n)! x2n   x

    ex = 1 + x + x2

    2! +

    x3

    3!  +

     x4

    4!  + ... +

     xn

    n!  + ... =

    ∞n=0

    xn

    n!  

      x

     

    e =∞n=0

    1

    n!

     

  • 8/18/2019 Series de Potencias 2015

    15/16

     

     

    f (x) =  1

    1 − x  

    ∞n=0

    xn = 1 + x + x2 + ... + xn + ...,   ∀x ∈

    (−1, 1) .  

     

    f (x) =   1(1 − x)2

     

     

    f (x) =   ln(x + 1)  

    ∞n=0

    (−1)n xn+1

    n+1 ,   ∀x  ∈   (−1, 1)  

     

     

    ln(1 − x)    −x    x  

      ln(x + 1)

     

      ex = 1 + x + x2

    2! +

    x3

    3!  +

     x4

    4!  + ... +

     xn

    n! + ... =

    ∞n=0

    xn

    n!    x  

      lı́mn→∞

    xn

    n!  = 0

     

      f (x) = sen(x)  

    sen(x) = x − x3

    3!   + x5

    5!   + ... + (−1)n

      x2n+1

    (2n + 1)! +  ... =

    ∞n=0

    (−

    1)n

    (2n + 1)! x2n+1   x

     

    x

     

    ĺımn→∞

    Rn(x) =   ĺımn→∞

    f n+1(ξ )

    (n + 1)!(x − x0)

    n+1

    | f n+1(x) |=| cos(x) |     | f n+1(x) |=| sen(x) |    | Rn(x) |≤  | x  |n+1

    (n + 1)!  

     

    ĺımn→∞

    xn

    n!  = 0

     

      ĺımn→∞

    Rn(x) = 0

     

     

     

    f   

     

    ,

     

    e−x2

     

     

     

     

    e

    x

    =

    ∞n=0

    xn

    n!  

     

  • 8/18/2019 Series de Potencias 2015

    16/16

    ´  e−x

    2

    dx =∞n=0

    (−1)n   x2n+1

    (2n+1)n! +  C 

     

     

     


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