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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