Esercizio polinomio di Taylor
Salve a tutti, sto avendo difficoltà con il seguente esercizio:
Determina il polinomio di Taylor di ordine 3 nel punto $x_0=0$ di: $log(e^(2x)-sinx)$
Ho pensato di raccogliere per $e^(2x)$ e trovare $2x + log(1+(-sinx/(e^(2x))))$ porre $ y=-sinx/(e^(2x))$ e usare lo sviluppo del logaritmo. E poi? come dovrei gestire il seno e l'esponenziale? Li sviluppo e basta? vien fuori una mezza schifezza. Tutto nella norma?
A conti fatti dovrei avere $log(1+y) = y -1/2y^2 +1/3y^3 + o(y^3)$.
Invece sviluppando $sinx/(e^(2x)$ dovrei trovare $ (x-x^3/6+o(x^3))/(1+2x+2x^2+4/3x^3+o(x^3))$ e che posso farci? sostituisco e basta? Lo chiedo perché non vorrei aver commesso errori, non avendo risultati da confrontare.
Vi ringrazio in anticipo!
Determina il polinomio di Taylor di ordine 3 nel punto $x_0=0$ di: $log(e^(2x)-sinx)$
Ho pensato di raccogliere per $e^(2x)$ e trovare $2x + log(1+(-sinx/(e^(2x))))$ porre $ y=-sinx/(e^(2x))$ e usare lo sviluppo del logaritmo. E poi? come dovrei gestire il seno e l'esponenziale? Li sviluppo e basta? vien fuori una mezza schifezza. Tutto nella norma?
A conti fatti dovrei avere $log(1+y) = y -1/2y^2 +1/3y^3 + o(y^3)$.
Invece sviluppando $sinx/(e^(2x)$ dovrei trovare $ (x-x^3/6+o(x^3))/(1+2x+2x^2+4/3x^3+o(x^3))$ e che posso farci? sostituisco e basta? Lo chiedo perché non vorrei aver commesso errori, non avendo risultati da confrontare.
Vi ringrazio in anticipo!
Risposte
In questo tipo di esercizi conviene essere molto sistematici. Cominciamo con lo sviluppare la parte interna, (per semplicità di scrittura nel seguito ometterò i termini $o(x^3)$)
$e^(2x)-sin(x) = (1 + 2x + 2 x^2 + 4/3 x^3) - (x - 1/6 x^3) = 1 + x + 2 x^2 + 3/2 x^3$
$log(e^(2x)-sin(x)) = log(1 + (x + 2 x^2 + 3/2 x^3)) =$
$=(x + 2 x^2 + 3/2 x^3) -1/2 (x + 2 x^2 + 3/2 x^3)^2 +1/3 (x + 2 x^2 + 3/2 x^3)^3$
ovviamente non vado oltre perchè si va su termini di ordine superiore al terzo. Quindi
$=x + 2 x^2 + 3/2 x^3 -1/2 (x^2 + 4 x^3) +1/3 x^3 = x+3/2x^2 - 1/6 x^3$
$e^(2x)-sin(x) = (1 + 2x + 2 x^2 + 4/3 x^3) - (x - 1/6 x^3) = 1 + x + 2 x^2 + 3/2 x^3$
$log(e^(2x)-sin(x)) = log(1 + (x + 2 x^2 + 3/2 x^3)) =$
$=(x + 2 x^2 + 3/2 x^3) -1/2 (x + 2 x^2 + 3/2 x^3)^2 +1/3 (x + 2 x^2 + 3/2 x^3)^3$
ovviamente non vado oltre perchè si va su termini di ordine superiore al terzo. Quindi
$=x + 2 x^2 + 3/2 x^3 -1/2 (x^2 + 4 x^3) +1/3 x^3 = x+3/2x^2 - 1/6 x^3$
Ciao paolo1712,
Nel caso specifico se devi arrivare solo fino all'ordine 3 puoi calcolare direttamente le derivate di $f(x) = log(e^{2x} - sin x) $, non è una cosa impossibile:
$f(0) = 0 $
$f'(x) = (2e^(2x) - cos x)/(e^(2x) - sin x) \implies f'(0) = 1 $
$f''(x) = (e^(2 x) (4 cos(x) - 3 sin(x)) - 1)/(e^(2 x) - sin(x))^2 \implies f''(0) = 3 $
$f'''(x) = (e^(2 x) (26 - 2 cos(2 x) + 4 e^(2 x) sin(x) - 11 sin(2 x)) - 2(2 + 11 e^(4 x)) cos(x))/(2 (e^(2 x) - sin(x))^3) \implies $
$\implies f'''(0) = - 1 $
Dunque lo sviluppo in serie richiesto è il seguente:
$f(x) = x + 3/2 x^2 - 1/6 x^3 + o(x^4) $
Nel caso specifico se devi arrivare solo fino all'ordine 3 puoi calcolare direttamente le derivate di $f(x) = log(e^{2x} - sin x) $, non è una cosa impossibile:
$f(0) = 0 $
$f'(x) = (2e^(2x) - cos x)/(e^(2x) - sin x) \implies f'(0) = 1 $
$f''(x) = (e^(2 x) (4 cos(x) - 3 sin(x)) - 1)/(e^(2 x) - sin(x))^2 \implies f''(0) = 3 $
$f'''(x) = (e^(2 x) (26 - 2 cos(2 x) + 4 e^(2 x) sin(x) - 11 sin(2 x)) - 2(2 + 11 e^(4 x)) cos(x))/(2 (e^(2 x) - sin(x))^3) \implies $
$\implies f'''(0) = - 1 $
Dunque lo sviluppo in serie richiesto è il seguente:
$f(x) = x + 3/2 x^2 - 1/6 x^3 + o(x^4) $
Grazie mille per i consigli e per la risoluzione!