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偏微分の計算
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おそらくマクローリン展開の導入のための問題でしょう。答をアンキしろと言わずに敢えてこの問題をやれってのは、手を動かして体感し、本質を掴め!ということが狙いだと思います。実務への応用に際して極めて重要な部分ですから、まことに適切な方針でしょう。 だから、真っ正面から、すなおに、ひたすらコツコツやればいいんです。(偏微分は関係ありません。) まず、 g(x) = a[0]+a[1]x+a[2](x^2)+....+a[n](x^n) を0回微分したもの(g^(0))(x)ってのはg(x)そのものです。そして、g(x)を1回微分したもの(g^(1))(x)を計算する。さらに微分して(g^(2))(x)を計算する。(g^(3))(x), (g^(4))(x)ぐらいまでやって結果を並べてみれば、規則性が見えてくるでしょう。 そしたら、k回微分したもの(g^(k))(x)を表す公式を作る。この公式が正しいということをきちんと証明すれば万全です。(これは帰納法でできますね) 次に、(g^(k))(x)のxに0を代入すると、(g^(k))(0)がaの式として表せます。で、k=0~n について、(g^(k))(0)それぞれが(f^(k))(0)と等しくなるようにするには、a[0], a[1],...,a[n]はいくらになってればいいかな、というのを(f^(k))(0)を使って表すんです。(とても簡単な式で表せます。なお、その結果が意味を持つためには、f(x)がx=0でn回微分可能である、ということが前提になっています。) これで、問題の前半が終了。 さて、実はこの多項式g(x)は、x=0の近くでf(x)を近似しているんです。(そこんとこの解説は、この問題の答を説明するときにきちんとおこなう、という予定なのだろうと思いますが。)なので、f(x)としてe^xを使えば、「e^xをx=0の近くで近似するn次の多項式」が得られる。(e^xのk階微分がどんな式になるかはお分かりでしょ?)
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