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28/09/2017

As séries de Maclaurin das secantes trigonométrica e hiperbólica
Introdução aos números de Euler

Eu vou começar pela secante trigonométrica.
Sabe-se que sec(x)=1cos(x)
como a função cosseno é par, então a função secante é par.
(Caro leitor, se isto não é óbvio, recomendo-lhe que vá ler outra coisa)
Notação:     f(N)(a) designa a derivada de ordem N de f no ponto a.
Se f é uma função par, então f(2n+1)(0)=0, nN0


Isto significa que a expansão em série de MacLaurin da secante será da forma f(x)=n=0f(2n)(0)x2n(2n)!
Seja an=f(2n)(0) onde f(x)=sec(x)
Como sec(x)×cos(x)=1
(Obviamente... para os valores de x para os quais cos(x)0 )
Então (n=0anx2n(2n)!)(n=0(1)nx2n(2n)!)=1
Pela fórmula da série produto de Cauchy temos que (n=0anx2n(2n)!)(n=0(1)nx2n(2n)!)=n=0(nl=0al(1)nl(2l)!(2n2l)!)x2n=n=0(1(2n)!nl=0al(2n)!(1)nl(2l)!(2n2l)!)x2n=n=0(1(2n)!nl=0[2nC2lal(1)nl])x2n
Portanto n=0(1(2n)!nl=0[2nC2lal(1)nl])x2n=1
Como a0=sec(0)=1 n=1(1(2n)!nl=0[2nC2lal(1)nl])x2n=0
então, para cada nN1 nl=0[2nC2lal(1)nl]=0
an=n1l=0[2nC2lal(1)nl+1]
Fórmula de recorrência que torna mais fácil a dedução dos coeficientes...até sem calculadora!
a1=2C0a0(1)10+1=a0=1a2=4C0a0(1)20+1+4C2a1(1)21+1=a0+6a1=5a3=6C0a0(1)30+1+6C2a1(1)31+1+6C4a2(1)32+1=a015a1+15a2=115+75=61a4=1385a5=50521a6=2702765
Como ch(x)=ex+ex2=ei(i)x+eiix2=cos(ix)
então sech(x)=sec(ix)=n=0an(ix)2n(2n)!=n=0(1)nanx2n(2n)!

Os números de Euler

Os números de Euler são uma sucessão (En) de números inteiros definida pela série de Maclaurin da secante hiperbólica: sechx=n=0Enn!xn
Então, tendo em conta o que foi feito até agora neste texto:
  • Se n é impar então En=0
  • Se n é par então En=(1)n/2an/2
Uma forma mais simpática de escrever isto será:
  • E2n+1=0
  • E2n=(1)nan=n1l=0[2nC2lal(1)1l]=n1l=0[2nC2lE2l]
nN0


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