関数 $f(x) = \exp(\sin x)$ の $x=0$ における2次のテイラー展開(または漸近展開)を求める問題です。

解析学テイラー展開関数微分
2025/5/25

1. 問題の内容

関数 f(x)=exp(sinx)f(x) = \exp(\sin x)x=0x=0 における2次のテイラー展開(または漸近展開)を求める問題です。

2. 解き方の手順

テイラー展開は以下の式で表されます。
f(x)=f(0)+f(0)x+f(0)2!x2+O(x3)f(x) = f(0) + f'(0)x + \frac{f''(0)}{2!}x^2 + O(x^3)
まず、f(x)=exp(sinx)f(x) = \exp(\sin x)xx で微分します。
f(x)=exp(sinx)cosxf'(x) = \exp(\sin x) \cos x
f(x)=exp(sinx)cos2xexp(sinx)sinx=exp(sinx)(cos2xsinx)f''(x) = \exp(\sin x) \cos^2 x - \exp(\sin x) \sin x = \exp(\sin x) (\cos^2 x - \sin x)
次に、f(0)f(0), f(0)f'(0), f(0)f''(0) を計算します。
f(0)=exp(sin0)=exp(0)=1f(0) = \exp(\sin 0) = \exp(0) = 1
f(0)=exp(sin0)cos0=exp(0)1=1f'(0) = \exp(\sin 0) \cos 0 = \exp(0) \cdot 1 = 1
f(0)=exp(sin0)(cos20sin0)=exp(0)(120)=1f''(0) = \exp(\sin 0) (\cos^2 0 - \sin 0) = \exp(0) (1^2 - 0) = 1
これらの値をテイラー展開の式に代入します。
f(x)=1+1x+12x2+O(x3)=1+x+12x2+O(x3)f(x) = 1 + 1 \cdot x + \frac{1}{2}x^2 + O(x^3) = 1 + x + \frac{1}{2}x^2 + O(x^3)
したがって、2次の漸近展開は 1+x+12x21 + x + \frac{1}{2}x^2 となります。

3. 最終的な答え

1+x+12x21 + x + \frac{1}{2}x^2

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