Find the fourth Taylor polynomial approximation of s i n − 1 ( x ) \displaystyle{sin^{-1}\left(\sqrt{{x}}\right)} s i n − 1 ( x ) at x = 1 2 x=\frac{1}{2} x = 2 1
f ( 1 2 ) = π 4 f(\frac{1}{2})=\frac{\pi}{ 4} f ( 2 1 ) = 4 π
f ′ ( x ) = 1 2 ⋅ x − x 2 ⟹ f ′ ( 1 2 ) = f'(x)=\frac{1}{ 2\cdot \sqrt{{x}-{{x}}^{2}}} \implies f'(\frac{1}{2})= f ′ ( x ) = 2 ⋅ x − x 2 1 ⟹ f ′ ( 2 1 ) = 1
f ′ ′ ( x ) = 1 4 ( 2 x − 1 ) ( x − x 2 ) − 3 2 ⟹ f ′ ′ ( 1 2 ) = 0 f''(x)=\frac{1}{ 4} (2x-1)(x-x^2)^{-\frac{3}{2}} \implies f''(\frac{1}{2})=0 f ′′ ( x ) = 4 1 ( 2 x − 1 ) ( x − x 2 ) − 2 3 ⟹ f ′′ ( 2 1 ) = 0
f ( 3 ) ( x ) = 1 2 ( x − x 2 ) − 3 2 + 3 8 ( 2 x − 1 ) 2 ( x − x 2 ) − 5 2 ⟹ f ( 3 ) ( 1 2 ) = 4 f^{(3)}(x)=\frac{1}{ 2} (x-x^2)^{-\frac{3}{2}} + \frac{3}{8} (2x-1)^2(x-x^2)^{-\frac{5}{2}} \implies f^{(3)}(\frac{1}{2})=4 f ( 3 ) ( x ) = 2 1 ( x − x 2 ) − 2 3 + 8 3 ( 2 x − 1 ) 2 ( x − x 2 ) − 2 5 ⟹ f ( 3 ) ( 2 1 ) = 4
f ( 4 ) ( x ) = 3 4 ( x − x 2 ) − 5 2 ( 2 x − 1 ) + + 3 8 ( 4 ( 2 x − 1 ) ( x − x 2 ) − 5 2 + 5 2 ( 2 x − 1 ) 3 ( x − x 2 ) − 7 2 ) ⟹ f ( 4 ) ( 1 2 ) = 0 f^{(4)}(x)=\frac{3}{ 4} (x-x^2)^{-\frac{5}{2}}(2x-1) + \\ + \frac{3}{8} (4(2x-1)(x-x^2)^{-\frac{5}{2}} +\frac{5}{2}(2x-1)^3 (x-x^2)^{-\frac{7}{2}}) \implies f^{(4)}(\frac{1}{2})=0 f ( 4 ) ( x ) = 4 3 ( x − x 2 ) − 2 5 ( 2 x − 1 ) + + 8 3 ( 4 ( 2 x − 1 ) ( x − x 2 ) − 2 5 + 2 5 ( 2 x − 1 ) 3 ( x − x 2 ) − 2 7 ) ⟹ f ( 4 ) ( 2 1 ) = 0
The fourth degree Taylor polynomia:
s i n − 1 ( x ) ≈ π 4 − ( x − 1 2 ) + 2 3 ( x − 1 2 ) 3 \displaystyle{sin^{-1}\left(\sqrt{{x}}\right)} \approx \frac{\pi}{ 4}-(x-\frac{1}{2})+\frac{2}{3}(x-\frac{1}{2})^3 s i n − 1 ( x ) ≈ 4 π − ( x − 2 1 ) + 3 2 ( x − 2 1 ) 3
close to x = 1 2 x=\frac{1}{2} x = 2 1
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