문제 은행 · 미적분 · 대학 미적분 · 급수 심화

테일러·매클로린 급수

함수의 테일러 급수(매클로린 급수)를 구하고 수렴 구간을 찾는다

유형·난이도는 우리말 풀이가 붙은 문제는 선생님이 정했고, 나머지는 자동 분류라 다를 수 있어요. 난이도가 정해지지 않은 문제는 난이도로 거를 때 빠집니다.

103문제 · 6 / 6쪽

101.CLP-2 · 3.6절 · 51번대학 수준우리말 번역

f(x)=arctan⁡(x3)f(x)=\arctan(x^3) 이라 하자. 아크탄젠트의 매클로린 급수를 이용하여 f(10)(15)f^{(10)}\left(\frac{1}{5} \right) 을 오차가 10−610^{-6} 보다 작도록 유리수들의 합으로 나타내세요.

영어 원문 보기

Let f(x)=arctan⁡(x3)f(x)=\arctan(x^3). Write f(10)(15)f^{(10)}\left(\frac{1}{5} \right) as a sum of rational numbers with an error less than 10−610^{-6} using the Maclaurin series for arctangent.

정답·풀이 보기

풀이 계획은 다음과 같다.

  • f(x)f(x) 의 테일러 급수를 만든다.
  • f(x)f(x) 의 테일러 급수의 10계 도함수를 구한다.
  • 원하는 정확도를 얻으려면 몇 개의 항을 더해야 하는지 정한다.
  • f(10)(15)f^{(10)}\left(\frac15\right) 을 부분합으로 근사한다.

arctan⁡x\arctan x 의 테일러 급수는 ∑n=0∞(−1)nx2n+12n+1\displaystyle\sum_{n=0}^\infty (-1)^n\frac{x^{2n+1}}{2n+1} 이고, 이 급수는 −1≤x≤1-1\le x\le1 에서 수렴한다. 따라서 arctan⁡(x3)\arctan(x^3) 의 테일러 급수는 f(x)=arctan⁡(x3)=∑n=0∞(−1)n(x3)2n+12n+1=∑n=0∞(−1)nx6n+32n+1f(x)=\arctan(x^3)=\sum_{n=0}^\infty (-1)^n\frac{(x^3)^{2n+1}}{2n+1} =\sum_{n=0}^\infty (-1)^n\frac{x^{6n+3}}{2n+1} 이다. 이 급수를 여러 번 미분하는 것이 arctan⁡(x3)\arctan(x^3) 을 직접 여러 번 미분하는 것보다 훨씬 쉽다.

f′(x)=∑n=0∞(−1)n(6n+3)x6n+22n+1f′′(x)=∑n=0∞(−1)n(6n+3)(6n+2)x6n+12n+1f′′′(x)=∑n=0∞(−1)n(6n+3)(6n+2)(6n+1)x6n2n+1⋮f(10)(x)=∑n=0∞(−1)n(6n+3)(6n+2)(6n+1)⋯(6n−6)x6n−72n+1=∑n=2∞(−1)n(6n+3)(6n+2)(6n+1)⋯(6n−6)x6n−72n+1=∑n=2∞(−1)n(6n+3)!(2n+1)(6n−7)!x6n−7f(10)(15)=∑n=2∞(−1)n(6n+3)!(2n+1)(6n−7)!⋅56n−7\begin{aligned} f'(x)&=\sum_{n=0}^\infty (-1)^n\frac{(6n+3)x^{6n+2}}{2n+1}\\ f''(x)&=\sum_{n=0}^\infty (-1)^n\frac{(6n+3)(6n+2)x^{6n+1}}{2n+1}\\ f'''(x)&=\sum_{n=0}^\infty (-1)^n\frac{(6n+3)(6n+2)(6n+1)x^{6n}}{2n+1}\\ \vdots&\\ f^{(10)}(x)&=\sum_{n=0}^\infty (-1)^n\frac{(6n+3)(6n+2)(6n+1)\cdots(6n-6)x^{6n-7}}{2n+1}\\ &=\sum_{n=2}^\infty (-1)^n\frac{(6n+3)(6n+2)(6n+1)\cdots(6n-6)x^{6n-7}}{2n+1}\\ &=\sum_{n=2}^\infty (-1)^n\frac{(6n+3)!}{(2n+1)(6n-7)!}x^{6n-7}\\ f^{(10)}\left(\frac{1}{5}\right)&=\sum_{n=2}^\infty (-1)^n\frac{(6n+3)!}{(2n+1)(6n-7)!\cdot 5^{6n-7}} \end{aligned}

(10번 미분하면 a0a_0 과 a1a_1 항이 모두 0이 됨에 주목한다.)

이 급수는 교대급수이므로 근사 SNS_N 을 사용할 때의 절대 오차는 많아야 ∣aN+1∣=(6N+9)!(2N+3)(6N−1)!⋅56N−1|a_{N+1}|=\frac{(6N+9)!}{(2N+3)(6N-1)!\cdot 5^{6N-1}} 이다. NN 의 몇몇 값을 시험해 보면 ∣a6∣=∣a5+1∣=39!(13)(29!)⋅529≈0.00000095<10−6|a_6|=|a_{5+1}|=\frac{39!}{(13)(29!)\cdot 5^{29}}\approx 0.00000095<10^{-6} 을 얻는다. 따라서 S5S_5 로 충분히 근사할 수 있다. 즉,

f(10)(15)≈∑n=25(−1)n(6n+3)!(2n+1)(6n−7)!⋅56n−7=(−1)215!5⋅5!⋅55+(−1)321!7!⋅11!⋅511+(−1)427!9!⋅17!⋅517+(−1)533!11!⋅23!⋅523=15!5!⋅56−21!7!⋅11!⋅511+27!9!⋅17!⋅517−33!11!⋅23!⋅523\begin{aligned} f^{(10)}\left(\frac15\right)&\approx \sum_{n=2}^5 (-1)^n\frac{(6n+3)!}{(2n+1)(6n-7)!\cdot 5^{6n-7}}\\ &=(-1)^2\frac{15!}{5\cdot 5!\cdot 5^{5}}+(-1)^3\frac{21!}{7!\cdot 11!\cdot 5^{11}}+ (-1)^4\frac{27!}{9!\cdot 17!\cdot 5^{17}}+ (-1)^5\frac{33!}{11!\cdot 23!\cdot 5^{23}}\\ &=\frac{15!}{5!\cdot5^6}-\frac{21!}{7!\cdot 11!\cdot 5^{11}}+\frac{27!}{9!\cdot 17!\cdot 5^{17}}-\frac{33!}{11!\cdot 23!\cdot 5^{23}} \end{aligned}

참고: 급수 대신 미분 법칙을 사용하여 f(10)(1/5)f^{(10)}(1/5) 을 직접 계산했다면 정확한 값을 구했을 것이다. 그러나 여기서 구한 값은 더 쉽게 구할 수 있고, (정확하지는 않더라도) 매우 정확하다.

원본 교재 풀이(영어)

Our plan is as follows:

  • Make a Taylor series for f(x)f(x)
  • Calculate the tenth derivative of the Taylor series of f(x)f(x).
  • Decide how many terms we need to add to achieve the desired accuracy.
  • Approximate f(10)(15)f^{(10)}\left(\frac15\right) with a partial sum.

We know that the Taylor series for arctan⁡x\arctan x is ∑n=0∞(−1)nx2n+12n+1\displaystyle\sum_{n=0}^\infty (-1)^n\frac{x^{2n+1}}{2n+1}, which converges for −1≤x≤1-1\le x\le1. So, the Taylor series for arctan⁡(x3)\arctan(x^3) is f(x)=arctan⁡(x3)=∑n=0∞(−1)n(x3)2n+12n+1=∑n=0∞(−1)nx6n+32n+1f(x)=\arctan(x^3)=\sum_{n=0}^\infty (-1)^n\frac{(x^3)^{2n+1}}{2n+1} =\sum_{n=0}^\infty (-1)^n\frac{x^{6n+3}}{2n+1} It is much easier to differentiate this series many times than it is to differentiate arctan⁡(x3)\arctan(x^3) directly many times.

f′(x)=∑n=0∞(−1)n(6n+3)x6n+22n+1f′′(x)=∑n=0∞(−1)n(6n+3)(6n+2)x6n+12n+1f′′′(x)=∑n=0∞(−1)n(6n+3)(6n+2)(6n+1)x6n2n+1⋮f(10)(x)=∑n=0∞(−1)n(6n+3)(6n+2)(6n+1)⋯(6n−6)x6n−72n+1=∑n=2∞(−1)n(6n+3)(6n+2)(6n+1)⋯(6n−6)x6n−72n+1=∑n=2∞(−1)n(6n+3)!(2n+1)(6n−7)!x6n−7f(10)(15)=∑n=2∞(−1)n(6n+3)!(2n+1)(6n−7)!⋅56n−7\begin{aligned} f'(x)&=\sum_{n=0}^\infty (-1)^n\frac{(6n+3)x^{6n+2}}{2n+1}\\ f''(x)&=\sum_{n=0}^\infty (-1)^n\frac{(6n+3)(6n+2)x^{6n+1}}{2n+1}\\ f'''(x)&=\sum_{n=0}^\infty (-1)^n\frac{(6n+3)(6n+2)(6n+1)x^{6n}}{2n+1}\\ \vdots&\\ f^{(10)}(x)&=\sum_{n=0}^\infty (-1)^n\frac{(6n+3)(6n+2)(6n+1)\cdots(6n-6)x^{6n-7}}{2n+1}\\ &=\sum_{n=2}^\infty (-1)^n\frac{(6n+3)(6n+2)(6n+1)\cdots(6n-6)x^{6n-7}}{2n+1}\\ &=\sum_{n=2}^\infty (-1)^n\frac{(6n+3)!}{(2n+1)(6n-7)!}x^{6n-7}\\ f^{(10)}\left(\frac{1}{5}\right)&=\sum_{n=2}^\infty (-1)^n\frac{(6n+3)!}{(2n+1)(6n-7)!\cdot 5^{6n-7}} \end{aligned}

(Notice, after ten differentiations, the terms a0a_0 and a1a_1 are both zero.)

Since this is an alternating series, the absolute error involved in using the approximation SNS_N is at most ∣aN+1∣=(6N+9)!(2N+3)(6N−1)!⋅56N−1|a_{N+1}|=\frac{(6N+9)!}{(2N+3)(6N-1)!\cdot 5^{6N-1}} By testing a few values of NN, we find ∣a6∣=∣a5+1∣=39!(13)(29!)⋅529≈0.00000095<10−6|a_6|=|a_{5+1}|=\frac{39!}{(13)(29!)\cdot 5^{29}}\approx 0.00000095<10^{-6} So, S5S_5 is a sufficient approximation. That is,

f(10)(15)≈∑n=25(−1)n(6n+3)!(2n+1)(6n−7)!⋅56n−7=(−1)215!5⋅5!⋅55+(−1)321!7!⋅11!⋅511+(−1)427!9!⋅17!⋅517+(−1)533!11!⋅23!⋅523=15!5!⋅56−21!7!⋅11!⋅511+27!9!⋅17!⋅517−33!11!⋅23!⋅523\begin{aligned} f^{(10)}\left(\frac15\right)&\approx \sum_{n=2}^5 (-1)^n\frac{(6n+3)!}{(2n+1)(6n-7)!\cdot 5^{6n-7}}\\ &=(-1)^2\frac{15!}{5\cdot 5!\cdot 5^{5}}+(-1)^3\frac{21!}{7!\cdot 11!\cdot 5^{11}}+ (-1)^4\frac{27!}{9!\cdot 17!\cdot 5^{17}}+ (-1)^5\frac{33!}{11!\cdot 23!\cdot 5^{23}}\\ &=\frac{15!}{5!\cdot5^6}-\frac{21!}{7!\cdot 11!\cdot 5^{11}}+\frac{27!}{9!\cdot 17!\cdot 5^{17}}-\frac{33!}{11!\cdot 23!\cdot 5^{23}} \end{aligned}

Remark: if we had calculated f(10)(1/5)f^{(10)}(1/5) directly, using derivative rules instead of series, we would have found an exact value; however, our value here is easier to find, and is highly accurate (if not exact).

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102.CLP-2 · 3.6절 · 52번대학 수준우리말 번역

다음 함수를 생각하세요: f(x)={e−1/x2x≠00x=0f(x)=\begin{cases} e^{-1/x^2} & x \neq 0\\ 0 & x=0 \end{cases}

(a) y=f(x)y=f(x) 의 그래프를 그리세요. (b) 모든 0 이상의 정수 nn 에 대해 f(n)(0)=0f^{(n)}(0)=0 이라고 (증명 없이) 가정합니다. f(x)f(x) 의 매클로린 급수를 구하세요. (c) f(x)f(x) 의 매클로린 급수는 어디에서 수렴하는지 구하세요. (d) xx 의 어떤 값에 대해 f(x)f(x) 가 그 매클로린 급수와 같은지 구하세요.

영어 원문 보기

Consider the following function: f(x)={e−1/x2x≠00x=0f(x)=\begin{cases} e^{-1/x^2} & x \neq 0\\ 0 & x=0 \end{cases}

(a) Sketch y=f(x)y=f(x). (b) Assume (without proof) that f(n)(0)=0f^{(n)}(0)=0 for all whole numbers nn. Find the Maclaurin series for f(x)f(x). (c) Where does the Maclaurin series for f(x)f(x) converge? (d) For which values of xx is f(x)f(x) equal to its Maclaurin series?

정답·풀이 보기

(a) y=f(x)y=f(x) 의 그래프를 그리기 위해 다음을 살펴본다.

  • f(x)f(x) 는 결코 음수가 아니다.
  • lim⁡x→±∞f(x)=e0=1\lim\limits_{x \to \pm \infty} f(x)=e^0=1 이므로, 이 곡선은 양쪽 방향으로 y=1y=1 을 수평 점근선으로 갖는다.
  • lim⁡x→±0f(x)=lim⁡x→±01e1/x2=lim⁡u→+∞1eu=0=f(0)\lim\limits_{x \to \pm 0} f(x)=\lim\limits_{x \to \pm 0} \frac{1}{e^{1/x^2}}=\lim\limits_{u \to +\infty}\frac{1}{e^u}=0=f(0) 이므로, 이 곡선은 x=0x=0 에서 연속이다.
  • x≠0x\neq 0 일 때 f′(x)=2x3e−1/x2f'(x)=\frac{2}{x^3}e^{-1/x^2} 이므로, 이 곡선은 (−∞,0)(-\infty,0) 에서 감소하고 (0,∞)(0,\infty) 에서 증가한다.
  • x≠0x\neq 0 일 때 f′′(x)=2x−6(2−3x2)e−1/x2f''(x)=2x^{-6}(2-3x^2)e^{-1/x^2} 이므로, 이 곡선은 (−2/3,2/3)(-\sqrt{2/3},\sqrt{2/3}) 에서 아래로 볼록이고 그 밖에서는 위로 볼록이다.

그림 (b) 모든 0 이상의 정수 nn 에 대해 f(n)(0)=0f^{(n)}(0)=0 이고 (즉, 그래프가 원점에서 매우 평평하고), f(0)=0f(0)=0 이므로, f(x)f(x) 의 매클로린 급수는 ∑n=0∞0n!xn=0\displaystyle\sum_{n=0}^\infty \frac{0}{n!}x^n=0 이다. (c) 매클로린 급수는 모든 실수 xx 에서 (상수 0 으로) 수렴한다. (d) 임의의 실수 yy 에 대해 ey>0e^y>0 이므로, f(x)=0f(x)=0 인 것은 x=0x=0 일 때뿐이다. 따라서 f(x)f(x) 는 오직 한 점 x=0x=0 에서만 그 매클로린 급수와 같다.

참고: 함수 f(x)f(x) 는 매클로린 급수가 수렴하지만 f(x)f(x) 로 수렴하지는 않는 함수의 예이다! 이러한 성질을 설명하기 위해 f(x)f(x) 를 *해석적이지 않다(비해석적)*고 말한다.

원본 교재 풀이(영어)

(a) To sketch y=f(x)y=f(x), we note the following:

  • f(x)f(x) is never negative.
  • lim⁡x→±∞f(x)=e0=1\lim\limits_{x \to \pm \infty} f(x)=e^0=1, so the curve has horizontal asymptotes in both directions at y=1y=1.
  • lim⁡x→±0f(x)=lim⁡x→±01e1/x2=lim⁡u→+∞1eu=0=f(0)\lim\limits_{x \to \pm 0} f(x)=\lim\limits_{x \to \pm 0} \frac{1}{e^{1/x^2}}=\lim\limits_{u \to +\infty}\frac{1}{e^u}=0=f(0), so the curve is continuous at x=0x=0.
  • For x≠0x\neq 0, f′(x)=2x3e−1/x2f'(x)=\frac{2}{x^3}e^{-1/x^2}, so our curve is decreasing on (−∞,0)(-\infty,0) and increasing on (0,∞)(0,\infty)
  • For x≠0x\neq 0, f′′(x)=2x−6(2−3x2)e−1/x2f''(x)=2x^{-6}(2-3x^2)e^{-1/x^2}, so our curve is concave up on (−2/3,2/3)(-\sqrt{2/3},\sqrt{2/3}), and concave down elsewhere.

figure (b) Since f(n)(0)=0f^{(n)}(0)=0 for all whole nn (that is, the graph is really quite flat at the origin), and since f(0)=0f(0)=0, the Maclaurin series for f(x)f(x) is ∑n=0∞0n!xn=0\displaystyle\sum_{n=0}^\infty \frac{0}{n!}x^n=0. (c) The Maclaurin series converges for all real values of xx (to the constant 0). (d) Since ey>0e^y>0 for any real yy, we see f(x)=0f(x)=0 only when x=0x=0. So, f(x)f(x) is only equal to its Maclaurin series at the single point x=0x=0.

Remark: the function f(x)f(x) is an example of a function whose Maclaurin series converges, but not to f(x)f(x)! To describe this behaviour, we say f(x)f(x) is non-analytic.

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103.CLP-2 · 3.6절 · 53번대학 수준우리말 번역

f(x)f(x) 가 기함수이고, f(x)=∑n=0∞f(n)(0)n!xnf(x)=\displaystyle\sum_{n=0}^\infty\frac{f^{(n)}(0)}{n!}x^n 이라 하자. 다음을 간단히 하세요. ∑n=0∞f(2n)(0)(2n)!x2n\displaystyle\sum_{n=0}^\infty \dfrac{f^{(2n)}(0)}{(2n)!}x^{2n}.

영어 원문 보기

Suppose f(x)f(x) is an odd function, and f(x)=∑n=0∞f(n)(0)n!xnf(x)=\displaystyle\sum_{n=0}^\infty\frac{f^{(n)}(0)}{n!}x^n. Simplify ∑n=0∞f(2n)(0)(2n)!x2n\displaystyle\sum_{n=0}^\infty \dfrac{f^{(2n)}(0)}{(2n)!}x^{2n}.

답 쓰고 채점
정답·풀이 보기
  • 풀이 1: f(x)f(x) 가 기함수이므로 정의역의 모든 xx 에 대해 f(−x)=−f(x)f(-x)=-f(x) 이다. 이를 주어진 거듭제곱급수에 대입한 다음, 차수가 짝수인 항과 홀수인 항을 따로 생각한다.

f(−x)=−f(x)∑n=0∞f(n)(0)n!(−x)n=−∑n=0∞f(n)(0)n!xn∑n=0∞f(2n+1)(0)(2n+1)!(−x)2n+1+∑n=0∞f(2n)(0)(2n)!(−x)2n=−∑n=0∞f(2n+1)(0)(2n+1)!x2n+1−∑n=0∞f(2n)(0)(2n)!x2n−∑n=0∞f(2n+1)(0)(2n+1)!x2n+1+∑n=0∞f(2n)(0)(2n)!x2n=−∑n=0∞f(2n+1)(0)(2n+1)!x2n+1−∑n=0∞f(2n)(0)(2n)!x2n∑n=0∞f(2n)(0)(2n)!x2n=−∑n=0∞f(2n)(0)(2n)!x2n2∑n=0∞f(2n)(0)(2n)!x2n=0∑n=0∞f(2n)(0)(2n)!x2n=0\begin{aligned} f(-x)&=-f(x)\\ \sum_{n=0}^\infty\frac{f^{(n)}(0)}{n!}(-x)^n&=-\sum_{n=0}^\infty\frac{f^{(n)}(0)}{n!}x^n\\ \sum_{n=0}^\infty\frac{f^{(2n+1)}(0)}{(2n+1)!}(-x)^{2n+1}+ \sum_{n=0}^\infty\frac{f^{(2n)}(0)}{(2n)!}(-x)^{2n}&= -\sum_{n=0}^\infty\frac{f^{(2n+1)}(0)}{(2n+1)!}x^{2n+1} -\sum_{n=0}^\infty\frac{f^{(2n)}(0)}{(2n)!}x^{2n}\\ -\sum_{n=0}^\infty\frac{f^{(2n+1)}(0)}{(2n+1)!}x^{2n+1}+ \sum_{n=0}^\infty\frac{f^{(2n)}(0)}{(2n)!}x^{2n}&= -\sum_{n=0}^\infty\frac{f^{(2n+1)}(0)}{(2n+1)!}x^{2n+1} -\sum_{n=0}^\infty\frac{f^{(2n)}(0)}{(2n)!}x^{2n}\\ \sum_{n=0}^\infty\frac{f^{(2n)}(0)}{(2n)!}x^{2n}&= -\sum_{n=0}^\infty\frac{f^{(2n)}(0)}{(2n)!}x^{2n}\\ 2 \sum_{n=0}^\infty\frac{f^{(2n)}(0)}{(2n)!}x^{2n}&=0\\ \sum_{n=0}^\infty\frac{f^{(2n)}(0)}{(2n)!}x^{2n}&=0 \end{aligned}

  • 풀이 2: 다른 방법으로, 다음을 이용할 수도 있다.

  • f(x)f(x) 의 모든 도함수가 존재하므로 모든 도함수는 연속이다.

  • 기함수의 도함수는 우함수이고, 우함수의 도함수는 기함수이다.

  • 따라서 f(x)f(x) 의 짝수 계 도함수는 연속인 기함수이다.

  • 연속인 기함수는 모두 원점을 지난다. 즉, f(2n)(0)=0f^{(2n)}(0)=0 이다.

  • 따라서 급수의 모든 항은 00 이다.

원본 교재 풀이(영어)
  • Solution 1: Since f(x)f(x) is odd, f(−x)=−f(x)f(-x)=-f(x) for all xx in its domain. We plug this into our power series, then consider the even-indexed terms and the odd-indexed terms separately.

f(−x)=−f(x)∑n=0∞f(n)(0)n!(−x)n=−∑n=0∞f(n)(0)n!xn∑n=0∞f(2n+1)(0)(2n+1)!(−x)2n+1+∑n=0∞f(2n)(0)(2n)!(−x)2n=−∑n=0∞f(2n+1)(0)(2n+1)!x2n+1−∑n=0∞f(2n)(0)(2n)!x2n−∑n=0∞f(2n+1)(0)(2n+1)!x2n+1+∑n=0∞f(2n)(0)(2n)!x2n=−∑n=0∞f(2n+1)(0)(2n+1)!x2n+1−∑n=0∞f(2n)(0)(2n)!x2n∑n=0∞f(2n)(0)(2n)!x2n=−∑n=0∞f(2n)(0)(2n)!x2n2∑n=0∞f(2n)(0)(2n)!x2n=0∑n=0∞f(2n)(0)(2n)!x2n=0\begin{aligned} f(-x)&=-f(x)\\ \sum_{n=0}^\infty\frac{f^{(n)}(0)}{n!}(-x)^n&=-\sum_{n=0}^\infty\frac{f^{(n)}(0)}{n!}x^n\\ \sum_{n=0}^\infty\frac{f^{(2n+1)}(0)}{(2n+1)!}(-x)^{2n+1}+ \sum_{n=0}^\infty\frac{f^{(2n)}(0)}{(2n)!}(-x)^{2n}&= -\sum_{n=0}^\infty\frac{f^{(2n+1)}(0)}{(2n+1)!}x^{2n+1} -\sum_{n=0}^\infty\frac{f^{(2n)}(0)}{(2n)!}x^{2n}\\ -\sum_{n=0}^\infty\frac{f^{(2n+1)}(0)}{(2n+1)!}x^{2n+1}+ \sum_{n=0}^\infty\frac{f^{(2n)}(0)}{(2n)!}x^{2n}&= -\sum_{n=0}^\infty\frac{f^{(2n+1)}(0)}{(2n+1)!}x^{2n+1} -\sum_{n=0}^\infty\frac{f^{(2n)}(0)}{(2n)!}x^{2n}\\ \sum_{n=0}^\infty\frac{f^{(2n)}(0)}{(2n)!}x^{2n}&= -\sum_{n=0}^\infty\frac{f^{(2n)}(0)}{(2n)!}x^{2n}\\ 2 \sum_{n=0}^\infty\frac{f^{(2n)}(0)}{(2n)!}x^{2n}&=0\\ \sum_{n=0}^\infty\frac{f^{(2n)}(0)}{(2n)!}x^{2n}&=0 \end{aligned}

  • Solution 2: Alternately, we could note the following:

  • Since all derivative of f(x)f(x) exist, all its derivatives are continuous.

  • The derivative of an odd function is even, and the derivative of an even function is odd.

  • So, the even-indexed derivatives of f(x)f(x) are continuous, odd functions.

  • Every continuous, odd function passes through the origin. That is, f(2n)(0)=0f^{(2n)}(0)=0.

  • So, every term in the series is 00.

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