Necesito ayuda con un problema relacionado con la n-ésima derivada de arcsen x

Necesito ayuda con un problema. Por contexto, la sección del libro de texto en la que se encuentra el problema es sobre series de potencias. Tenga en cuenta que el libro de texto utiliza la convención de que F ( norte ) representa el norte la derivada de F , y F ( 0 ) ( X ) = F ( X ) . Ahora expondré el problema exactamente como se indica en el libro de texto:

Considere la función F definido por F ( X ) = arcsen X , para | X | 1 . Los derivados de F ( X ) satisfacer la ecuación ( 1 X 2 ) F ( norte + 2 ) ( X ) ( 2 norte + 1 ) X F ( norte + 1 ) ( X ) norte 2 F ( norte ) ( X ) = 0 , para norte 1.

El coeficiente de X norte en la serie Maclaurin para F ( X ) se denota por a norte . Puede suponer que la serie solo contiene poderes impares de X .

a.1) Demuestre que, por norte 1 , ( norte + 1 ) ( norte + 2 ) a norte + 2 = norte 2 a norte .

a.2 ) Dado que a 1 = 1 , encuentre una expresión para a norte en términos de norte , válido para impares norte 3.

b ) Encuentre el radio de convergencia de esta serie de Maclaurin.

C ) Encuentre un valor aproximado para π poniendo X = 1 2 y sumando los tres primeros términos distintos de cero de esta serie. Da tu respuesta a cuatro personajes importantes.

estoy atascado a.1 . La forma en que está formulada la pregunta me hace pensar que se supone que no debes usar los derivados reales de arcsen para resolverlo, pero no puedo averiguar cómo hacerlo. Yo sé eso a norte = F ( norte ) ( 0 ) norte ! , así que estaba pensando que si puedo encontrar una fórmula para la n-ésima derivada de F ( X ) , debería estar listo para irme. sé la derivada de F ( X ) :

F ( X ) = d d X arcsen X = 1 1 X 2 . Desde aquí, también puedo encontrar fácilmente las derivadas segunda, tercera, etc. Sin embargo, cuando trato de llegar a una forma para el enésimo derivado, tengo un problema. Se me ocurrió la siguiente fórmula:

d norte d X norte arcsen X = ( 1 ) norte k = 0 norte ( 1 2 k ) .

Desafortunadamente, no tengo idea de cómo probar desde aquí, ya que no sé cómo evaluar el producto. k = 0 norte ( 1 2 k ) . De todos modos, no creo que este sea el enfoque correcto, ya que mi libro de texto aún no se ocupa de los productos, solo de las sumas. ¿Alguien puede ayudar con a.1 ?

¿Se le permite usar la relación de recurrencia? ( 1 X 2 ) F ( norte + 2 ) ( X ) ( 2 norte + 1 ) X F ( norte + 1 ) ( X ) norte 2 F ( norte ) ( X ) = 0 ? Entonces simplemente puede establecer X = 0 para obtener a.1.
Cometiste un pequeño error: a norte = F ( norte ) ( 0 ) norte ! .
Ah, sí, por supuesto. Gracias. Editaré de inmediato.
Ah, gracias, no pensé en solo dejar X = 0 . ¡Muchas gracias! Parece que alguien te ganó la respuesta real :(
Sí, debería escribir respuestas, no comentarios :)
Para la pregunta b, utilicé la prueba de la razón, pero en lugar de mirar límite norte a norte + 1 a norte , Miré límite norte a norte + 2 a norte . ¿Puedo hacer eso?

Respuestas (1)

La ecuación diferencial dada muestra que

F ( norte + 2 ) ( 0 ) norte 2 F ( norte ) ( 0 ) = 0.

Luego usando Taylor,

( norte + 2 ) ! a norte + 2 norte 2 norte ! a norte = 0.

Simplificar.

¡Gracias! Aceptaré la respuesta en unos minutos cuando pueda.