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문제 2 · 매클로린 급수 (합성함수) ​

문제 2 [1점]

아래 두 함수 f(x), g(x)에 대해 f∘g(x)의 매클로린 급수Maclaurin series를 ∑을 사용한 일반항으로 표현하시오.

f(x)=sin⁡x,g(x)=x3+2x
풀이 및 해설

f∘g(x)=sin⁡(g(x))=sin⁡(x3+2x) 이다.

사인 함수의 매클로린 급수는 다음과 같다.

sin⁡u=∑k=0∞(−1)k(2k+1)!u2k+1=u−u33!+u55!−⋯

여기에 u=g(x)=x3+2x 를 그대로 대입하면 (합성함수의 급수는 안쪽 함수를 변수 자리에 대입하여 얻는다)

sin⁡(x3+2x)=∑k=0∞(−1)k(2k+1)!(x3+2x)2k+1

참고로 g(0)=0 이므로 x=0 근방에서 잘 정의되며, 낮은 차수를 전개하면

sin⁡(x3+2x)=(x3+2x)−(x3+2x)36+⋯=2x+x3−43x3+⋯

와 같이 실제 매클로린 계수와 일치한다.

👉 실습(Python)에서 확인하기

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