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A. [5 purtos] Determine los cuatro primeros términos (no nulos), de la serie de Taylor de la función \( f(x)=\sin (2 x) \) alrededor del punto \( a=\pi \). B. [3 purtos] Escriba la serie de Taytor usando la notación de Sumatoria.

Ask by Olson Edwards. in Chile
Mar 17,2025

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A. Los cuatro primeros términos no nulos de la serie de Taylor de \( f(x) = \sin(2x) \) alrededor de \( a = \pi \) son: 1. \( 2(x - \pi) \) 2. \( -\frac{4}{3}(x - \pi)^3 \) 3. \( \frac{4}{15}(x - \pi)^5 \) 4. \( -\frac{16}{105}(x - \pi)^7 \) B. La serie de Taylor utilizando la notación de Sumatoria es: \[ f(x) = \sum_{n=0}^{\infty} \frac{(-1)^n 2^{2n+1}}{(2n+1)!}(x - \pi)^{2n+1} \]

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Para determinar los cuatro primeros términos (no nulos) de la serie de Taylor de la función \( f(x) = \sin(2x) \) alrededor del punto \( a = \pi \), primero necesitamos calcular algunas derivadas de \( f(x) \) en el punto \( \pi \): 1. \( f(x) = \sin(2x) \) 2. \( f' (x) = 2 \cos(2x) \) 3. \( f''(x) = -4 \sin(2x) \) 4. \( f'''(x) = -8 \cos(2x) \) 5. \( f^{(4)}(x) = 16 \sin(2x) \) Ahora evaluamos las derivadas en \( a = \pi \): - \( f(\pi) = \sin(2\pi) = 0 \) - \( f'(\pi) = 2 \cos(2\pi) = 2 \) - \( f''(\pi) = -4 \sin(2\pi) = 0 \) - \( f'''(\pi) = -8 \cos(2\pi) = -8 \) Usando la fórmula de la serie de Taylor: \[ f(x) = f(a) + f'(a)(x - a) + \frac{f''(a)}{2!}(x - a)^2 + \frac{f'''(a)}{3!}(x - a)^3 + \cdots \] Sustituyendo los valores: \[ f(x) = 0 + 2(x-\pi) + 0 + \left(-\frac{8}{6}\right)(x-\pi)^3 + \cdots \] Por lo tanto, los cuatro primeros términos no nulos son: \[ f(x) = 2(x - \pi) - \frac{4}{3}(x - \pi)^3 + \cdots \] Para la parte B, la serie de Taylor se puede escribir usando la notación de sumatoria como sigue: \[ f(x) = \sum_{n=0}^{\infty} \frac{f^{(n)}(\pi)}{n!}(x - \pi)^n \] Dado que los términos nulos corresponden a \( n = 0 \) y \( n = 2 \), podemos escribir explícitamente los primeros términos no nulos: \[ f(x) = 2(x - \pi) + \sum_{k=3, k \, \text{impar}}^{\infty} \frac{f^{(k)}(\pi)}{k!}(x - \pi)^k \] Donde se omiten los términos correspondientes a las potencias pares y a los términos con \( k < 3 \) de \( f^{(n)}(\pi) = 0 \) para derivadas pares.

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