与えられた関数のマクローリン展開を求める問題です。 関数は、$f(x) = \log(\frac{e}{1+x})$ で与えられています。

解析学マクローリン展開対数関数級数
2025/6/2

1. 問題の内容

与えられた関数のマクローリン展開を求める問題です。
関数は、f(x)=log(e1+x)f(x) = \log(\frac{e}{1+x}) で与えられています。

2. 解き方の手順

まず、対数の性質を使って関数を変形します。
f(x)=log(e1+x)=log(e)log(1+x)=1log(1+x)f(x) = \log(\frac{e}{1+x}) = \log(e) - \log(1+x) = 1 - \log(1+x)
次に、log(1+x)\log(1+x)のマクローリン展開を求めます。
log(1+x)\log(1+x)のマクローリン展開は、以下のようになります。
log(1+x)=xx22+x33x44+=n=1(1)n+1xnn\log(1+x) = x - \frac{x^2}{2} + \frac{x^3}{3} - \frac{x^4}{4} + \cdots = \sum_{n=1}^{\infty} (-1)^{n+1} \frac{x^n}{n}
したがって、f(x)f(x)のマクローリン展開は、
f(x)=1log(1+x)=1(xx22+x33x44+)f(x) = 1 - \log(1+x) = 1 - (x - \frac{x^2}{2} + \frac{x^3}{3} - \frac{x^4}{4} + \cdots)
f(x)=1n=1(1)n+1xnn=1+n=1(1)nxnnf(x) = 1 - \sum_{n=1}^{\infty} (-1)^{n+1} \frac{x^n}{n} = 1 + \sum_{n=1}^{\infty} (-1)^{n} \frac{x^n}{n}
f(x)=1x+x22x33+x44f(x) = 1 - x + \frac{x^2}{2} - \frac{x^3}{3} + \frac{x^4}{4} - \cdots

3. 最終的な答え

f(x)=1x+x22x33+x44=1+n=1(1)nxnnf(x) = 1 - x + \frac{x^2}{2} - \frac{x^3}{3} + \frac{x^4}{4} - \cdots = 1 + \sum_{n=1}^{\infty} (-1)^{n} \frac{x^n}{n}

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