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,∀n∈N0
Como f é par, então f(x)=f(−x), logo f′(x)=−f′(−x).
Tomando x=0 temos
f′(0)=−f′(0)⇔2f′(0)=0⇔f′(0)=0
Para n∈N0, sendo f par, procede-se da mesma forma.
Temos que:
f(2n+1)(−x)=(−1)2n+1f(2n+1)(x)=−f(2n+1)(x)
toma-se x=0 e mais uma vez:
f(2n+1)(0)=−f(2n+1)(0)⇔2f(2n+1)(0)=0⇔f(2n+1)(0)=0
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(n∑l=0al(−1)n−l(2l)!(2n−2l)!)x2n=∞∑n=0(1(2n)!n∑l=0al(2n)!(−1)n−l(2l)!(2n−2l)!)x2n=∞∑n=0(1(2n)!n∑l=0[2nC2lal(−1)n−l])x2n
Portanto
∞∑n=0(1(2n)!n∑l=0[2nC2lal(−1)n−l])x2n=1
Como
a0=sec(0)=1∞∑n=1(1(2n)!n∑l=0[2nC2lal(−1)n−l])x2n=0
então, para cada n∈N1n∑l=0[2nC2lal(−1)n−l]=0
⇔an=n−1∑l=0[2nC2lal(−1)n−l+1]
Fórmula de recorrência que torna mais fácil a dedução dos coeficientes...até sem calculadora! a1=2C0a0(−1)1−0+1=a0=1a2=4C0a0(−1)2−0+1+4C2a1(−1)2−1+1=−a0+6a1=5a3=6C0a0(−1)3−0+1+6C2a1(−1)3−1+1+6C4a2(−1)3−2+1=a0−15a1+15a2=1−15+75=61a4=1385a5=50521a6=2702765⋮
Como ch(x)=ex+e−x2=ei⋅(−i)x+ei⋅ix2=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:
[ 3 de Abril de 2018]
Abaixo deixo aqui uma lista dos primeiros números de Euler, gerada em Python. Os números de indice impar são zero, portanto omiti-os.
E0=1E2=1E4=5E6=61E8=1385E10=50521E12=2702765E14=199360981E16=19391512145E18=2404879675441E20=370371188237525E22=69348874393137901E24=15514534163557086905E26=4087072509293123892361E28=1252259641403629865468285E30=441543893249023104553682821E32=177519391579539289436664789665E34=80723299235887898062168247453281E36=41222060339517702122347079671259045E38=23489580527043108252017828576198947741E40=14851150718114980017877156781405826684425E42=10364622733519612119397957304745185976310201E44=7947579422597592703608040510088070619519273805E46=6667537516685544977435028474773748197524107684661E48=6096278645568542158691685742876843153976539044435185E50=6053285248188621896314383785111649088103498225146815121E52=6506162486684608847715870634080822983483644236765385576565E54=7546659939008739098061432565889736744212240024711699858645581E56=9420321896420241204202286237690583227209388852599646009394905945E58=12622019251806218719903409237287489255482341061191825594069964920041E60=18108911496579230496545807741652158688733487349236314106008095454231325E62=27757101702071580597366980908371527449233019594800917578033782766889782501E64=45358103330017889174746887871567762366351861519470368881468843837919695760705E66=78862842066617894181007207422399904239478162972003768932709757494857167945376961E68=145618443801396315007150470094942326661860812858314932986447697768064595488862902085E70=285051783223697718732198729556739339504255241778255239879353211106980427546235397447421E72=590574720777544365455135032296439571372033016181822954929765972153659805050264501891063465E74=1292973664187864170497603235938698754076170519123672606411370597343787035331808195731850937881E76=2986928183284576950930743652217140605692922369370680702813812833466898038172015655808960288452845E78=7270601714016864143803280651699281851647234288049207905108309583687335688017641546191095009395592341E80=18622915758412697044482492303043126011920010194518556063577101095681956123546201442832293837005396878225E82=50131049408109796612908693678881009420083336722220539765973596236561571401154699761552253189084809951554801E84=141652557597856259916722069410021670405475845492837912390700146845374567994390844977125987675020436380612547605E86=419664316404024471322573414069418891818962628391683907039212228549032921853217838146608053808786365440570254969261E88=1302159590524046398125858691330818681356757613986610030678095758242404286633729262297123677199743591748006204646868985E90=4227240686139909064705589929214593102933845388672369082676644542650248228369590525634078984302153217507945782396923579721E92=14343212791976583406133682640578565858579882148843159111106574955509790196812618254848857854461550714631444034921517907250365E94=50817990724580425164559757643090736003482435671513413926813239886828210876247074897752122164140484881907534297068189565042330181E96=187833293645293026402007579184179892539001444997005361637080870116823642645755601678579681159136078780812233831035373097528077899745E98=723653438103385777657187661736782292986259565181067232760712431055015669043224647591792236141452770950810842191949814198134897708964641E100=2903528346661097497054603834764435875077553006646158945080492319146997643370625023889353447129967354174648294748510553528692457632980625125
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