Одним з методів розкладу функції в ряд є обчислення похідної функції, далі похідну розвивають в ряд (формули Маклорена) та інтегруванням знаходять розклад початкової функції. На словах це виглядає дещо заплутано, однак наступні приклади повинні розкрити суть цієї методики.

Приклад 5.8 Розкласти арктангенс функцію в ряд за степенями x:

арктангенс
Обчислення: Напряму розкладати арктангенс я би нікому не радив, тому спершу обчислимо похідну функції:
похідна артангенса
Позначимо за нову змінну , тоді похідна матиме компактний запис
похідна
Далі знаменник похідної за формулами Маклорена розкладаємо в ряд
розклад в ряд Маклорена
Повертаючись до заміни, отримаємо розклад похідної
розклад в ряд Маклорена
Після цього почленно інтегруємо весь ряд та отримаємо кінцеву формулу розкладу арктангенса
розклад арктангенса в ряд
Обчислень багато, але на практиці завдання бувають не легші.



Приклад 5.13 Розкласти арктангенс функцію в ряд за степенями x

арктангенс
Обчислюємо похідну від арктангенса, як від складеної функції
похідна
Спрощення дозволяють отримати компактний вираз похідної Далі записуємо розклад похідної в ряд з невизначеними коефіцієнтами



Повної схеми наводити зараз не будемо, однак, якщо перенести знаменник по праву сторону знаку рівності та прирівняти коефіцієнти при однакових степенях x то отримаємо розріджену систему рівнянь і вкінці її розв'язок:
A=0, B=2, C=0,D=4,E=0, F=2, ….
Після цього можемо записати розклад похідної у вигляді
розклад похідної
Якщо запис проінтегрувати, то дістанемо розклад функції за степенями x
розклад арктангенса в ряд
Формула, незважаючи на складність розрахунків, досить компактна.



Приклад: 5.19 Розкласти арксинус функцію в ряд за степенями x

арксинус
Обчислення: За наведеною вище схемою спершу знаходимо похідну від складеної функції:
розклад в ряд Маклорена
Розкладаємо похідну в ряд за формулою Маклорена
розклад в ряд Маклорена
Інтегрування ряду не викликає ніяких труднощів і ми дістаємо фінальний розклад арксинуса в ряд
розклад арксинуса в ряд



Приклад: 5.29 Розкласти логарифм в ряд по степенях x

логарифм
Обчислення: Під логарифмом маємо складену функцію, тож за правилом складеної функції за диференціюємо логарифм і множимо на похідну від функції в дужках
похідна логарифма
За формулами Маклорена розкладаємо похідну логарифма , а вірніше її знаменник в ряд за степенями x
розклад в ряд Маклорена
Загальний член ряду містить як показникову так і факторіальну залежність від індексу. Інтегруємо члени ряду, та враховуючи, що f(0)=ln(3), отримаємо розклад логарифма за степенями змінної x
розклад логарифма в ряд
На цьому знайомство з розкладом функції в ряд Маклорена добігає кінця, більше прикладів Ви знайдете за наступними посиланнями.

Готові розв'язки на ряди: