$y = \sin 3x$ のマクローリン展開の第 $n+1$ 項を求める問題です。

解析学マクローリン展開三角関数級数展開
2025/6/20

1. 問題の内容

y=sin3xy = \sin 3x のマクローリン展開の第 n+1n+1 項を求める問題です。

2. 解き方の手順

sinx\sin x のマクローリン展開は次のようになります。
sinx=n=0(1)n(2n+1)!x2n+1=xx33!+x55!x77!+\sin x = \sum_{n=0}^{\infty} \frac{(-1)^n}{(2n+1)!}x^{2n+1} = x - \frac{x^3}{3!} + \frac{x^5}{5!} - \frac{x^7}{7!} + \dots
したがって、sin3x\sin 3x のマクローリン展開は、上記の xx3x3x に置き換えることで得られます。
sin3x=n=0(1)n(2n+1)!(3x)2n+1=3x(3x)33!+(3x)55!(3x)77!+\sin 3x = \sum_{n=0}^{\infty} \frac{(-1)^n}{(2n+1)!}(3x)^{2n+1} = 3x - \frac{(3x)^3}{3!} + \frac{(3x)^5}{5!} - \frac{(3x)^7}{7!} + \dots
n+1n+1 項は、上記の級数展開の nn 番目の項に対応します。したがって、第 n+1n+1 項は次のようになります。
(1)n(2n+1)!(3x)2n+1=(1)n32n+1x2n+1(2n+1)!\frac{(-1)^n}{(2n+1)!}(3x)^{2n+1} = \frac{(-1)^n 3^{2n+1}x^{2n+1}}{(2n+1)!}
したがって、ア = n、イ = 2n+1、ウ = 2n+1 となります。

3. 最終的な答え

ア: n
イ: 2n+1
ウ: 2n+1

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