学習環境
- Surface
- Windows 10 Pro (OS)
- Nebo(Windows アプリ)
- iPad
- MyScript Nebo - MyScript(iPad アプリ(iOS))
- 参考書籍
解析入門 原書第3版 (S.ラング(著)、松坂 和夫(翻訳)、片山 孝次(翻訳)、岩波書店)の第4部(級数)、第15章(級数)、7(べき級数の微分と積分)の練習問題5を求めてみる。
よって、
(証明終)
コード
Python 3
#!/usr/bin/env python3 from sympy import pprint, symbols, summation, oo, plot, Derivative, factorial print('5.') x, n = symbols('x, n') t = (-1) ** n / factorial(n) ** 2 * (x / 2) ** (2 * n) f = summation(t, (n, 0, oo)) f1 = Derivative(f, x, 1).doit() f2 = Derivative(f, x, 2).doit() for o in [f, f1, f2, (x ** 2 * f2 + x * f1 + x ** 2 * f).simplify()]: pprint(o) print() def g(m): return sum([t.subs({n: k}) for k in range(m + 1)]) fs = [1 / (1 + x ** 2)] + [g(m) for m in range(9)] p = plot(*fs, (x, -2, 2), ylim=(-2, 2), legend=False, show=False) colors = ['red', 'green', 'blue', 'brown', 'orange', 'purple', 'pink', 'gray', 'skyblue', 'yellow'] for o, color in zip(p, colors): o.line_color = color for o in zip(fs, colors): pprint(o) print() p.show() p.save('sample5.png')
入出力結果(Zsh、cmd.exe(コマンドプロンプト)、Terminal、Jupyter(IPython))
% ./sample5.py 5. besselj(0, x) -besselj(1, x) -besselj(0, x) + besselj(2, x) ────────────────────────────── 2 0 ⎛ 1 ⎞ ⎜──────, red⎟ ⎜ 2 ⎟ ⎝x + 1 ⎠ (1, green) ⎛ 2 ⎞ ⎜ x ⎟ ⎜1 - ──, blue⎟ ⎝ 4 ⎠ ⎛ 4 2 ⎞ ⎜x x ⎟ ⎜── - ── + 1, brown⎟ ⎝64 4 ⎠ ⎛ 6 4 2 ⎞ ⎜ x x x ⎟ ⎜- ──── + ── - ── + 1, orange⎟ ⎝ 2304 64 4 ⎠ ⎛ 8 6 4 2 ⎞ ⎜ x x x x ⎟ ⎜────── - ──── + ── - ── + 1, purple⎟ ⎝147456 2304 64 4 ⎠ ⎛ 10 8 6 4 2 ⎞ ⎜ x x x x x ⎟ ⎜- ──────── + ────── - ──── + ── - ── + 1, pink⎟ ⎝ 14745600 147456 2304 64 4 ⎠ ⎛ 12 10 8 6 4 2 ⎞ ⎜ x x x x x x ⎟ ⎜────────── - ──────── + ────── - ──── + ── - ── + 1, gray⎟ ⎝2123366400 14745600 147456 2304 64 4 ⎠ ⎛ 14 12 10 8 6 4 2 ⎜ x x x x x x x ⎜- ──────────── + ────────── - ──────── + ────── - ──── + ── - ── + 1, skyblue ⎝ 416179814400 2123366400 14745600 147456 2304 64 4 ⎞ ⎟ ⎟ ⎠ ⎛ 16 14 12 10 8 6 4 ⎜ x x x x x x x ⎜─────────────── - ──────────── + ────────── - ──────── + ────── - ──── + ── - ⎝106542032486400 416179814400 2123366400 14745600 147456 2304 64 2 ⎞ x ⎟ ── + 1, yellow⎟ 4 ⎠ %
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