三角関数を二項定理で展開する
テーラー展開を使わない方法
○オイラーの見え方
cos(nθ)+i sin(nθ) ド・モアブルの定理より
=(cosθ+i sinθ)n 二項定理で無限級数に展開します。
=cosnθ+n・cos(n-1)θ・i sinθ−n・(n-1)/2!・cos(n-2)θ・sin2θ−n・(n-1)(n-2)/3!・cos(n-3)θ・i sin3θ+n・(n-1)(n-2)(n-3)/4!・cos(n-4)θ・ sin4θ+・・・
両辺の係数を比較すると、
cos(nθ)=cosnθ−n・(n-1)/2!・cos(n-2)θ・sin2θ+n・(n-1)(n-2)(n-3)/4!・cos(n-4)θ・ sin4θ−・・・
i sin(nθ)=n・cos(n-1)θ・i sinθ−n・(n-1)(n-2)/3!・cos(n-3)θ・i sin3θ+・・・
nθ=χとおき、χを一定の値にし、θを無限に小さくすると、nは無限に大きくなる。
cosθ≒1 sinθ≒θ=χ/n これに置き換えると、
cos(nθ)=cosχ
=1−(1-1/n)/2!・χ2+(1-1/n)(1-2/n)(1-3/n)/4!・ χ4+・・・ 1/n→0だから
=1−(1/2)χ2+(1/4!)χ4−(1/6!)χ6・・・
sin(nθ)=sinχ
=χ−(1-1/n)(1-2/n)/3!・χ3+(1-1/n)(1-2/n)(1-3/n)(1-4/n)/5!・χ5・・・
=χ−(1/3!)χ3+(1/5!)χ5−(1/7!)χ7・・・
(読みにくいので、LaTexでPDFファイルにしました。→【三角関数の展開】)
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