유형·난이도는 우리말 풀이가 붙은 문제는 선생님이 정했고, 나머지는 자동 분류라 다를 수 있어요. 난이도가 정해지지 않은 문제는 난이도로 거를 때 빠집니다.
832문제 · 41 / 42쪽
801.CLP-2 · 3.4절 · 4번대학 수준우리말 번역
급수
n=1∑∞1+n(−1)2n+1
이 절대수렴하는지, 조건수렴하는지, 발산하는지 판단하세요.
영어 원문 보기
Determine whether the series
n=1∑∞1+n(−1)2n+1
is absolutely convergent, conditionally convergent, or divergent.
정답·풀이 보기
(−1)2n+1=(−1)⋅(−1)2n=−1 임에 주목하자. 따라서 다음과 같이 간단히 할 수 있다.
n=1∑∞1+n(−1)2n+1=−n=1∑∞1+n1
1+n1≥n+n1=2n1 이므로,
n=1∑∞1+n1 은
발산하는 조화급수 n=1∑∞n1 과의 비교판정법에 의해 발산한다. 원래 급수에 곱해진 전체 계수 −1 은 발산이라는 결론을 바꾸지 않는다.
원본 교재 풀이(영어)
Note that (−1)2n+1=(−1)⋅(−1)2n=−1. So we can simplify
n=1∑∞1+n(−1)2n+1=−n=1∑∞1+n1
Since 1+n1≥n+n1=2n1,
n=1∑∞1+n1
diverges by the comparison test with the divergent harmonic series n=1∑∞n1. The extra overall factor of −1 in the original series
does not change the conclusion of divergence.
급수
n=1∑∞(−1)n−13+22n1+4n 은 다음 중 하나이다:
절대수렴한다;
조건수렴한다;
발산한다; 또는
위의 어느 것도 아니다.
어느 것이 옳은지 판단하세요.
영어 원문 보기
The series
n=1∑∞(−1)n−13+22n1+4n either:
converges absolutely;
converges conditionally;
diverges; or
none of the above.
Determine which is correct.
정답·풀이 보기
n→∞lim3+22n1+4n=n→∞lim3+4n1+4n=1
이므로 교대급수 판정법을 쓸 수 없다. 실제로
n→∞lim(−1)n−13+22n1+4n 은 존재하지 않는다
(n 이 매우 크면 (−1)n−13+22n1+4n 은 +1 에 가까운 수와 −1 에 가까운 수를 번갈아 가진다)
따라서 발산 판정법에 의해 이 급수는 발산한다.
(참고로 "위의 어느 것도 아니다"는 절대 정답이 될 수 없다 —
모든 급수는 절대수렴하거나, 조건수렴하거나, 발산한다.)
원본 교재 풀이(영어)
Since
n→∞lim3+22n1+4n=n→∞lim3+4n1+4n=1
the alternating series test cannot be used. Indeed,
n→∞lim(−1)n−13+22n1+4n does not exist
(for very large n, (−1)n−13+22n1+4n alternates between a number
close to +1 and a number close to −1)
so the divergence test says that the series diverges.
(Note that “none of the above” cannot possibly be the correct answer —
every series either converges absolutely, converges conditionally, or diverges.)
이 극한은 존재하며 0이 아니다. 급수 n=1∑∞bn 이 수렴하므로 급수 n=1∑∞n6+n2∣n2−sinn∣ 도 수렴한다. 따라서 급수 n=1∑∞n6+n2n2−sinn 은 절대수렴한다.
원본 교재 풀이(영어)
We first develop some intuition about n=1∑∞n6+n2n2−sinn, where we take the absolute value of the summands to consider whether the series converges absolutely. For very large n, n2 dominates
sinn and n6 dominates n2 so that
n6+n2n2−sinn≈n6n2=n41
The series n=1∑∞n41
converges by the p–test with p=4>1.
We expect the given series to converge too.
To verify that our intuition is correct,
we apply the limit comparison test with
exists and is nonzero. Since the series n=1∑∞bn
converges, the series n=1∑∞n6+n2∣n2−sinn∣ converges too. Therefore, the series n=1∑∞n6+n2n2−sinn converges absolutely.
급수
n=0∑∞(n2+1)(n!)2(−1)n(2n)!
이 절대수렴하는지, 조건수렴하는지(수렴하지만 절대수렴하지는 않는지), 아니면 발산하는지 (근거와 함께!) 판단하세요.
영어 원문 보기
Determine (with justification!) whether the series
n=0∑∞(n2+1)(n!)2(−1)n(2n)!
converges absolutely, converges but not absolutely, or diverges.
정답·풀이 보기
이 급수가 교대급수 판정법에 의해 수렴한다고 생각할 수도 있다.
그러나 그것은 틀린 생각이다. 문제는 {an} 이 n→∞ 일 때 0 으로 수렴하지 않는다는 점이며, 따라서 이 급수는 실제로는
발산판정법에 의해 발산한다. n→∞ 일 때 nth 번째 항이 0 으로 수렴하지 않음을 확인하기 위해
an=(n2+1)(n!)2(2n)! (즉 an 은 부호를 뺀 nth 번째
항)이라 쓰고, an+1 이 an 보다 큰지 작은지 확인해 보자.
이고, 특히 충분히 큰 n 에 대해 an+1>an 이다. 그러므로 충분히 큰 n 에 대해
an 은 n 에 따라 증가하므로 0 으로 수렴할 수 없다. 따라서 이 급수는
발산판정법에 의해 발산한다.
원본 교재 풀이(영어)
You might think that this series converges by the alternating series test.
But you would be wrong. The problem is that {an} does not converge to zero as n→∞, so that the series actually
diverges by the divergence test. To verify that the nth term does not converge to zero as n→∞ let's write
an=(n2+1)(n!)2(2n)! (i.e. an is the nth term
without the sign) and check to see whether an+1 is bigger than or smaller than an.
and, in particular, for large n, an+1>an. Thus, for large n,
an increases with n and so cannot converge to 0. So the series
diverges by the divergence test.
이 수열에는 양의 항도 있고 음의 항도 있어서 쓸 수 있는 판정법이 제한된다. 그러나 급수 n=1∑∞n2sinn 을 생각하면 직접 비교판정법을 쓸 수 있다.
모든 n 에 대해 ∣sinn∣<1 이므로 0≤n2sinn<n21 이다. n=1∑∞n21 이 수렴하므로 직접 비교판정법에 의해 n=1∑∞n2sinn 도 수렴한다. 그러면 n=1∑∞n2sinn 은 절대수렴하며, 특히 수렴한다.
원본 교재 풀이(영어)
The sequence has some positive terms and some negative terms, which limits the tests we can use. However, if we consider the series n=1∑∞n2sinn, we can use the direct comparison test.
For every n, ∣sinn∣<1, so 0≤n2sinn<n21. Since
n=1∑∞n21 converges, then by the direct comparison test, n=1∑∞n2sinn converges as well. Then n=1∑∞n2sinn converges absolutely– in particular, it converges.
Show that the series
n=1∑∞2nsin2n−cos2n+21 converges.
정답·풀이 보기
이 급수의 항은 음수일 때도 있고 양수일 때도 있다. 그러나 부호가 엄밀하게 번갈아 나타나지는 않으므로 교대급수 판정법을 쓸 수 없다. 대신 직접 비교판정법을 이용하여 이 급수가 절대수렴함을 보인다.
2nsin2n−cos2n+21≤2n1+1+21=2n+15
급수 n=1∑∞2n+15 은 공비가 r=21 인 등비급수이므로 수렴한다. 직접 비교판정법에 의해
n=1∑∞2nsin2n−cos2n+21 도 수렴한다. 따라서 n=1∑∞2nsin2n−cos2n+21 은 절대수렴하므로 수렴한다.
원본 교재 풀이(영어)
The terms of this series are sometimes negative and sometimes positive. But, they are not strictly alternating, so we can't use the alternating series test. Instead, we use a direct comparison test to show the series converges absolutely.
2nsin2n−cos2n+21≤2n1+1+21=2n+15
The series n=1∑∞2n+15 converges, because it's a geometric series with r=21. By the direct comparison test,
n=1∑∞2nsin2n−cos2n+21 converges as well. Then n=1∑∞2nsin2n−cos2n+21 converges absolutely, so it converges.
이 문제의 두 부분은 모두 급수 S=n=1∑∞(−1)n−124n2e−n3 에 관한 것입니다.
(a) 급수 S 가 절대수렴함을 보이세요.
(b) 급수 S 를 제5 부분합 S5 로 근사한다고 하자. 이 근사로 생기는 오차의 상한을 구하세요.
영어 원문 보기
Both parts of this question concern the series S=n=1∑∞(−1)n−124n2e−n3.
(a) Show that the series S converges absolutely.
(b) Suppose that you approximate the series S by its fifth partial sum S5. Give an upper bound for the error resulting from this approximation.
정답·풀이 보기
(a)
풀이 1: 다음 급수가 수렴함을 보이면 된다.
n=1∑∞24n2e−n3
일반항에서 n 을 x 로 바꾸면 f(x)=24x2e−x3 이고,
이는 적분할 수 있다. (u=x3 으로 치환하면 된다.)
따라서 적분판정법을 써 보자.
먼저 f(x) 가 양이고 감소함을 확인해야 한다.
양인 것은 분명하다. 감소하는지 판단하기 위해 계산하면
dxdf=48xe−x3−24×3x4e−x3=24x(2−3x3)e−x3
이고, 이는 x≥1 에서 음수이다. 따라서 f(x) 는 x≥1 에서 감소하므로
적분판정법을 적용할 수 있다. 치환 u=x3,
du=3x2dx 를 쓰면
풀이 3: 또 다른 방법으로, 극한비교판정법을 쓸 수 있다.
먼저 직관을 조금 쌓아 보자. 우리는
n=1∑∞24n2e−n3 이 수렴함을 보여야 한다는 것을 떠올리자. 이 급수의 n 번째
항은
an=24n2e−n3=en324n2
이다. 이것은 분자와 분모가 모두 n 에 따라 커지는 비이다.
지수함수는 거듭제곱보다 훨씬 빠르게 커진다는 것이 좋은 경험 법칙이다.
예를 들어 n=10 이면 분자는 2400=2.4×103 이고
분모는 약 2×10434 이다.
그래서 n→∞ 일 때 an 이 0 으로 간다고 짐작할 수 있다.
문제는 “an 이 n 에 따라 우리 급수가 수렴할 만큼 충분히 빠르게 0 으로 가는가?”이다. 예를 들어 ∑n=1∞n21 은
(p=2 인 p 판정법에 의해) 수렴한다는 것을 알고 있다. 그러므로 an 이 n21 보다
더 빠르게 0 으로 가면 우리 급수는 수렴한다. 그러면 an=24n2e−n3=en324n2
과 bn=n21 으로 극한비교판정법을 써 보자.
(b)
(a)에서 24n2e−n3 이 양이고 감소함을 보았다.
이 수열의 극한은 0 이다. ((a)의 풀이 3의 끝에서 했던 것처럼 로피탈의
정리로 보일 수 있다.) 따라서 교대급수판정법을 쓸 수 있고,
무한합
S=n=1∑∞an=n=1∑∞(−1)n−124n2e−n3 을 처음 N 개 항의 합
SN=n=1∑Nan 으로 근사할 때 생기는 오차는 0 과
처음으로 생략된 항 aN+1 사이에 있다.
5 개의 항을 쓰면 오차는 다음을 만족한다.
∣S−S5∣≤∣a6∣=24×36e−63≈1.3×10−91
원본 교재 풀이(영어)
(a)
Solution 1: We need to show that
n=1∑∞24n2e−n3 converges.
If we replace n by x in the summand, we get f(x)=24x2e−x3,
which we can integate. (Just substitute u=x3.)
So let's try the integral test.
First, we have to check that f(x) is positive and decreasing.
It is certainly positive. To determine if it is decreasing, we compute
dxdf=48xe−x3−24×3x4e−x3=24x(2−3x3)e−x3
which is negative for x≥1. Therefore f(x) is decreasing for x≥1,
and the integral test applies. The substitution u=x3,
du=3x2dx, yields
Solution 3: Alternatively, alternatively, we can use the limiting comparison test.
First a little intuition building. Recall that we need to show that
n=1∑∞24n2e−n3 converges. The nth
term in this series is
an=24n2e−n3=en324n2
It is a ratio with both the numerator and denominator growing with n.
A good rule of thumb is that exponentials grow a lot faster than powers.
For example, if n=10 the numerator is 2400=2.4×103
and the denominator is about 2×10434.
So we would guess that an tends to zero as n→∞.
The question is “does an tend to zero fast enough with n that our series converges?”. For example, we know that ∑n=1∞n21
converges (by the p–test with p=2). So if an tends to zero faster
than n21 does, our series will converge. So let's try the limiting convergence test with an=24n2e−n3=en324n2
and bn=n21.
That's it. The limit comparison test now tells us that
∑n=1∞an converges.
(b)
In part (a) we saw that 24n2e−n3 is positive and decreasing.
The limit of this sequence equals 0 (as can be shown with l'Hopital's
Rule, just as we did at the end of the third solution of part (a)). Therefore, we can
use the alternating series test, so that the
error made in approximating the infinite sum
S=n=1∑∞an=n=1∑∞(−1)n−124n2e−n3 by the sum of its first N terms,
SN=n=1∑Nan, lies between 0
and the first omitted term, aN+1.
If we use 5 terms, the error satisfies
다음 사실은 증명 없이 사용해도 됩니다.
n=0∑∞(2n)!(−1)n=cos(1)
이 사실을 이용하여 cos1 을 오차가 10001 이내인 유리수로 어림하세요.
계산기로 구한 cos(1) 의 근삿값과 비교하여 답을 확인하세요. 실제 오차는 얼마였나요?
영어 원문 보기
You may assume without proof the following:
n=0∑∞(2n)!(−1)n=cos(1)
Using this fact, approximate cos1 as a rational number, accurate to within 10001.
Check your answer against a calculator's approximation of cos(1): what was your actual error?
정답·풀이 보기
N 번째 항까지 사용한 근삿값의 오차는 최대 (2(N+1))!1 이다. (2(N+1))!1<10001 이어야 한다. N 의 작은 값들을 확인해 보면 8!=40320>1000 이므로, N=3 이면 2(N+1)!1=403201<10001 이다. 따라서 근삿값을 구하려면 급수의 처음 네 항만 고려하면 충분하다.
따라서 오차는 우리가 구한 한계 403201 에 상당히 가깝고, 10001 보다는 훨씬 작다.
원본 교재 풀이(영어)
The error in our approximation using through term N is at most (2(N+1))!1. We want (2(N+1))!1<10001. By checking small values of N, we see that 8!=40320>1000, so if N=3, then 2(N+1)!1=403201<10001. So, for our approximation, it suffices to consider the first four terms of our series.
an 을 다음과 같이 정의하세요.
an={−en/2n2n이소수이면n이소수가아니면
급수
n=1∑∞enan 이 수렴함을 보이세요.
영어 원문 보기
Let an be defined as
an={−en/2n2 if n is prime if n is not prime
Show that the series
n=1∑∞enan converges.
정답·풀이 보기
이 급수의 항은 음수일 때도 있고 양수일 때도 있다. 그러나 엄밀하게 교대로 나타나는 것은 아니므로 교대급수 판정법을 쓸 수 없다. 대신 직접 비교판정법을 사용하여 이 급수가 절대수렴함을 보인다.
n 이 소수이면
enan=−enen/2=en/21=(e1)n
n 이 소수가 아니면
enan=−enn2=enn2n 이 충분히 크면 n2<en/2 이므로, n 이 충분히 클 때
enn2≤(e1)n
이다.
e>1 이므로 e>1 이고, 따라서 등비급수 ∑(e1)n 은 ∣r∣=r=e1<1 이므로 수렴한다. 직접 비교판정법에 의해 n=1∑∞enan 도 수렴한다. 그러면
n=1∑∞enan 은 절대수렴하므로 수렴한다.
원본 교재 풀이(영어)
The terms of this series are sometimes negative and sometimes positive. But, they are not strictly alternating, so we can't use the alternating series test. Instead, we use a direct comparison test to show the series converges absolutely.
If n is prime, then
enan=−enen/2=en/21=(e1)n
If n is not prime, then
enan=−enn2=enn2
For n sufficiently large, n2<en/2, so for n sufficiently large,
enn2≤(e1)n.
Since e>1, then e>1, so the geometric series ∑(e1)n has ∣r∣=r=e1<1, so it converges. By the direct comparison test, n=1∑∞enan converges as well. Then
n=1∑∞enan converges absolutely, so it converges.
어떤 양의 상수 a, c 와 어떤 상수 수열 {An} 에 대하여 f(x)=n=a∑∞An(x−c)n 이라 하자. x 가 어떤 값일 때 f(x) 가 반드시 수렴하는지 구하세요.
영어 원문 보기
Let f(x)=n=a∑∞An(x−c)n for some positive constants a and c, and some sequence of constants {An}. For which values of x does f(x) definitely converge?
이다. 따라서 x=c 일 때 f(x) 는 (상수 0 으로) 수렴한다. (a=0 을 허용했다면 00=1 로 약속하므로 f(x) 가 0 이 아닌 수 A0 으로 수렴할 수도 있다.)
수열 {An} 에 따라서는 x=c 인 모든 x 에 대해 f(x) 가 발산할 수도 있다. 예를 들어 An=n! 이라 하면 f(x)=n=0∑∞n!(x−c)n 이다. x=c 이면 극한 n→∞limn!(x−c)n(n+1)!(x−c)n+1=n→∞lim(n+1)∣x−c∣ 는 x−c=0 이므로 무한대이다. 따라서 이 급수는 발산한다.
지금까지 이 급수가 x=c 에서는 반드시 수렴하지만, 다른 점에서는 수렴하지 않을 수 있음을 보였다.
So, f(x) converges (to the constant 0) when x=c. (Had we allowed a=0, it would be possible for f(x) to converge to a nonzero number A0, because we use the convention 00=1.)
Depending on the sequence {An}, it's possible that f(x) diverges for all x=c. For example, suppose An=n!, so f(x)=n=0∑∞n!(x−c)n. If x=c, then the limit n→∞limn!(x−c)n(n+1)!(x−c)n+1=n→∞lim(n+1)∣x−c∣ is infinity, since x−c=0. So, the series diverges.
We've now shown that the series definitely converges at x=c, but at any other point, it may fail to converge.
f′(x)=n=0∑∞n+2(x−1)n 이고,
∫5xf(t)dt=3x+n=1∑∞n(n+1)2(x−1)n+1 이라고 하자.
f(x) 의 거듭제곱급수 표현을 구하세요.
영어 원문 보기
Suppose f′(x)=n=0∑∞n+2(x−1)n, and
∫5xf(t)dt=3x+n=1∑∞n(n+1)2(x−1)n+1.
Give a power series representation of f(x).
정답·풀이 보기
f(x) 는 적분한 함수를 미분하거나, 도함수를 부정적분하여 구할 수 있다. 후자의 경우에는 임의의 적분상수를 구해야 하지만, 전자의 경우에는 그럴 필요가 없다. (서로 다른 많은 함수가 같은 도함수를 가질 수 있지만, 하나의 함수는 도함수를 하나만 가진다는 점을 기억하자.) 임의의 상수를 구해야 하는 번거로움을 피하기 위해, f′(x) 에 대해 주어진 식은 무시할 수 있으며, 그러면 문제가 훨씬 간단해진다. 이것이 풀이 1에서 사용한 방법이다.
We can find f(x) by differentiating its integral, or antidifferentiating its derivative. In the latter case, we'll have to solve for the arbitrary constant of integration; in the former case, we do not. (Remember that many different functions have the same derivative, but a single function has only one derivative.) To avoid the necessity of finding the arbitrary constant, we can ignore the given equation for f′(x), which makes the problem much simpler. This is the method used in Solution 1.
Solution 1 Using the Fundamental Theorem of Calculus Part 1:
Notice f(1)=0+C. So, to find C, we must find f(1). We can't get that information from f′(x), so our only option is to consider the given formula for ∫5xf(t)dt. Using the Fundamental Theorem of Calculus Part 1:
이다. 따라서 비판정법에 의해 ∣x∣<9 일 때 급수 ∑n=2∞32nlognxn 는 수렴하고 급수 ∑n=2∞32nlognxn 는 절대수렴하며, ∣x∣>9 일 때 급수 ∑n=2∞32nlognxn 는 발산한다. 이제 x=±9 만 남는다.
x=−9 일 때 n=2∑∞32nlognxn=n=2∑∞logn(−1)n 이고, 이 급수는 교대급수 판정법에 의해 수렴한다.
x=+9 일 때 n=2∑∞32nlognxn=n=2∑∞logn1 이고, 이는 n=2∑∞logn(−1)n 과 같은 급수이다.
곧 n≥logn 임을 보일 것이며, 따라서 모든 n≥1 에 대해 logn1≥n1 이다.
이로부터 급수 n=2∑∞logn1 은 발산하는 급수
n=2∑∞np1p=1 과의 비교에 의해 발산한다.
이로써 x=9 일 때의 발산과
x=−9 일 때 절대수렴하지 않음이 모두 얻어진다.
마지막으로, 모든 n≥1 에 대해 n−logn>0 임을 보인다.
f(x)=x−logx 라 하자. 그러면 f(1)=1>0 이고
f′(x)=1−x1≥0모든x≥1
이다. 따라서 f(x) 는 x=1 일 때 (엄밀하게) 양수이고, 모든 x≥1 에 대해 증가한다. 그러므로 f(x) 는 모든 x≥1 에 대해 (엄밀하게) 양수이다.
원본 교재 풀이(영어)
We'll start by applying the ratio test twice,
once for the series whose nth term is an=32nlognxn, and
once for the series whose nth term is an=32nlognxn.
Therefore, by the ratio test, when ∣x∣<9, the series ∑n=2∞32nlognxn
converges and the series ∑n=2∞32nlognxn converges absolutely, and when
∣x∣>9 the series ∑n=2∞32nlognxn diverges. That just leaves x=±9.
For x=−9, n=2∑∞32nlognxn=n=2∑∞logn(−1)n which converges by
the alternating series test.
For x=+9, n=2∑∞32nlognxn=n=2∑∞logn1 which is the same series
as n=2∑∞logn(−1)n.
We shall shortly
show that n≥logn, and hence logn1≥n1
for all n≥1.
This implies that the series n=2∑∞logn1
diverges by comparison with the divergent series
n=2∑∞np1p=1.
This yelds both divergence for x=9 and
also the failure of absolute convergence for x=−9.
Finally, we show that n−logn>0, for all n≥1.
Set f(x)=x−logx. Then f(1)=1>0 and
f′(x)=1−x1≥0for all x≥1
So f(x) is (strictly) positive when x=1 and is increasing for all
x≥1. So f(x) is (strictly) positive for all x≥1.
We know that differentiation preserves the radius
of convergence of power series. So this series has radius of
convergence 1 (the radius of convergence of the original
geometric series). At x=±1 the series diverges by the divergence
test. So the series converges for −1<x<1.
{an} 은 어떤 실수 C>0 에 대해 n→∞ 일 때 nan 이 C 로 감소하는 수열이라고 하자.
(a) n=1∑∞anxn 의 수렴 반지름을 구하세요. 답의 근거를 꼼꼼히 설명하세요.
(b) 위 거듭제곱급수의 수렴 구간, 즉 (a)의 거듭제곱급수가 수렴하는 모든 x 를 구하세요. 답의 근거를 꼼꼼히 설명하세요.
영어 원문 보기
Assume {an} is a sequence such that nan decreases to C as
n→∞ for some real number C>0
(a) Find the radius of convergence of n=1∑∞anxn . Justify your answer carefully.
(b) Find the interval of convergence of the above power series, that is,
find all x for which the power series in (a) converges. Justify your answer carefully.
(b) Just knowing that the radius of convergence is 1, we know that the
series converges for ∣x∣<1 and diverges for ∣x∣>1. That leaves x±1.
When x=+1, the series reduces to n=1∑∞an. We are told that
nandecreases to C>0. So an≥nC. By the comparison test
with the harmonic series n=1∑∞n1, which diverges by the p–test
with p=1, our series diverges when x=1.
When x=−1, the series reduces to n=1∑∞(−1)nan.
We are told that nandecreases to C>0. So an>0 and an converges to
0 as n→∞. Consequently n=1∑∞(−1)nan
converges by the alternating series test.
f(x)=n=0∑∞An(x−c)n 이라 하자. 여기서 c 는 어떤 상수이고 {An} 은 상수로 이루어진 수열이다. 또한 f(x) 는 양의 수렴 반지름을 갖는다고 하자.
A1=0 이면 y=f(x) 가 x=c 에서 임계점을 가짐을 보이세요. 그 점에서 그래프의 모양과 A2 의 값 사이에는 어떤 관계가 있는지 설명하세요.
영어 원문 보기
Let f(x)=n=0∑∞An(x−c)n, for some constant c and a sequence of constants {An}. Further, let f(x) have a positive radius of convergence.
If A1=0, show that y=f(x) has a critical point at x=c. What is the relationship between the behaviour of the graph at that point and the value of A2?
Following the second derivative test, x=c is the location of a local maximum if A2<0, and it is the location of a local minimum if A2>0. (If A2=0, the critical point may or may not be a local extremum.)
We recognize
n=3∑∞5n−1n as
f(x)=n=3∑∞n⋅xn−1, evaluated at x=51. We should figure out what f(x) is in equation form (as opposed to power series form). Notice that this looks similar to the derivative of the geometric series ∑xn.
아래는 y=f(x) 의 그래프와, a=2 에서의 상수 근사, 선형 근사, 이차 근사를 함께 나타낸 것입니다. 각각 어느 것인지 구하세요.
영어 원문 보기
Below is a graph of y=f(x), along with the constant approximation, linear approximation, and quadratic approximation centred at a=2. Which is which?
정답·풀이 보기
함수 A, B, C 는 모두 x=2 일 때 함수 y=f(x) 와 만난다. B 는 상수함수이므로 상수 근사이다. A 는 접선이므로 A 는 선형 근사이다. C 는 접하는 포물선이므로 C 는 이차 근사이다.
원본 교재 풀이(영어)
All functions A, B, and C intersect the function y=f(x) when x=2. B is a constant function, so this is the constant approximation. A is the tangent line, so A is the linear approximation. C is a tangent parabola, so C is the quadratic approximation.
T(x) 가 a=5 를 중심으로 하는 f(x)=arctan3(ex+7) 의 테일러 급수라고 할 때, T(5) 의 값을 구하세요.
영어 원문 보기
Suppose T(x) is the Taylor series for f(x)=arctan3(ex+7) centred at a=5. What is T(5)?
정답·풀이 보기
테일러 급수를 만드는 방법에 따르면, 테일러 급수와 함수는 중심으로 택한 점에서 값이 같다. 따라서 T(5)=arctan3(e5+7) 이다.
테일러 급수를 중심이 아닌 점에서 계산하려면, 일반적으로 (a) 그 급수가 수렴하는지, (b) 그 급수가 만들 때 사용한 함수의 값과 같은 값으로 수렴하는지 확인해야 한다.
원본 교재 풀이(영어)
Following how a Taylor series is constructed, the Taylor series and the function agree at the point chosen as the centre. So, T(5)=arctan3(e5+7).
If we were evaluating a Taylor series at a point other than its centre, we would generally need to check that (a) the series converges, and (b) it converges to the same value as the function we used to create it.
Recall log(1+y)=n=1∑∞n(−1)n+1yn, and set y=x+x2. The series converges when ∣y∣<1, and since we only consider values of x that are very close to 0, we can assume ∣x+x2∣<1.