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99 台灣大學微積分(C) 第 2 題

考題 / 轉學考微積分 / 台灣大學 / 微積分C

99學年度 · 99台大微積分C · 第 2 題

題目

2. Let

f(x)=x21+x2−x2f(x)=\frac{x^2}{\sqrt{1+x^2}}-x^2 g(x)=cos⁡xsin⁡(x2)−x2.g(x)=\cos x\sin(x^2)-x^2.

i) (10%)(10\%) Compute the coefficients of x4x^4 and x9x^9 in the Taylor series of f(x)f(x) at x=0x=0.

ii) (10%)(10\%) Compute the coefficients of x4x^4 and x6x^6 in the Taylor series of g(x)g(x) at x=0x=0.

iii) (10%)(10\%) Compute lim⁡x→0f(x)g(x)\lim_{x\to 0}\dfrac{f(x)}{g(x)}.

解答

解法一

思路

展開
  • 只展開到題目要求的次方;乘積的係數由保留各因子的低次項即可。

答題過程

展開 f(x)=x2(1−x22+3x48+⋯ )−x2=−12x4+38x6+⋯ .f(x)=x^2\left(1-\frac{x^2}{2}+\frac{3x^4}{8}+\cdots\right)-x^2 =-\frac12x^4+\frac38x^6+\cdots.

故 ff 的 x4,x9x^4,x^9 係數分別為 −1/2,0-1/2,0。又

g(x)=(1−x22+x424+⋯ )(x2−x66+⋯ )−x2=−12x4−18x6+⋯ .g(x)=\left(1-\frac{x^2}{2}+\frac{x^4}{24}+\cdots\right) \left(x^2-\frac{x^6}{6}+\cdots\right)-x^2 =-\frac12x^4-\frac18x^6+\cdots.

故 gg 的 x4,x6x^4,x^6 係數分別為 −1/2,−1/8-1/2,-1/8,並且

lim⁡x→0f(x)g(x)=1.\boxed{\lim_{x\to0}\frac{f(x)}{g(x)}=1}.