kaoyan3basic 高等数学 第654题

教材习题

📝 题目

### 第654题 654 设 $\displaystyle f(x)=\left\{\begin{array}{cc}\frac{1-\cos x}{x^{2}}, & x \neq 0 \\ \frac{1}{2}, & x=0\end{array}\right.$ ,则 $f(x)$ 在点 $x=0$ 处六阶导数 $f^{(6)}(0)$ (A)不存在. (B)等于 $\displaystyle -\frac{1}{6}$ . (C)等于 $\displaystyle \frac{1}{56}$ . (D)等于 $\displaystyle -\frac{1}{56}$ .

💡 答案解析

**答案**:D **解析**:步骤1:$\displaystyle f(x)=\frac{1-\cos x}{x^2}$($x\neq0$),利用$\cos x$的麦克劳林展开:$\displaystyle \cos x = 1 - \frac{x^2}{2!} + \frac{x^4}{4!} - \frac{x^6}{6!} + \cdots$。 步骤2:则$\displaystyle 1-\cos x = \frac{x^2}{2!} - \frac{x^4}{4!} + \frac{x^6}{6!} - \cdots$,于是$\displaystyle f(x)=\frac{1}{2!} - \frac{x^2}{4!} + \frac{x^4}{6!} - \cdots$。 步骤3:$f(x)$的六阶导数对应$x^6$项的系数乘以$6!$,$x^6$项系数为$\displaystyle -\frac{1}{8!}$,故$\displaystyle f^{(6)}(0) = -\frac{6!}{8!} = -\frac{1}{56}$。 **难度**:★★★☆☆

📋 详细解题步骤

步骤 1/2
目标:将f(x)表示为幂级数形式
当x≠0时,f(x) = (1-cos x)/x^2。利用cos x的麦克劳林展开:cos x = 1 - x^2/2! + x^4/4! - x^6/6! + ...,代入得1-cos x = x^2/2! - x^4/4! + x^6/6! - ...,因此f(x) = 1/2! - x^2/4! + x^4/6! - ...。
公式:cos x = ∑_{n=0}^∞ (-1)^n x^{2n}/(2n)!
提示:注意f(0)=1/2与展开式常数项一致,说明展开式在x=0处也成立。
步骤 2/2
目标:找出f(x)的六阶导数在0处的值
f(x)的麦克劳林展开中x^6项的系数为-1/8!,而f(x) = ∑_{n=0}^∞ f^{(n)}(0) x^n / n!,所以f^{(6)}(0)/6! = -1/8!,因此f^{(6)}(0) = -6!/8! = -1/(7×8) = -1/56。
公式:f^{(n)}(0) = n! × (x^n的系数)
提示:注意展开式中x^6项来自x^4/6!项?实际上展开式:f(x)=1/2! - x^2/4! + x^4/6! - x^6/8! + ...,所以x^6系数为-1/8!。

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