質問<651>
「「ラグランジュ補間公式とマクローリン展開について」」
日付 2001/9/28
質問者 きむ


できる人がいたら誰かおしえてちょ。
1.ラグランジュ補間公式(X1,Y1)、(X2,Y2)、
,...(Xn,Yn)をn組の実数とする。
n-1次の多項式f(x)でf(Xi)=yi(i=1,2,3,...,n)となるものを求めよ。
まず、この問題はラグランジュの補間公式とは何かから教えてください。

2.マクローリン展開を用いて、次の不等式を証明してください。
1) 0<x<π/2のとき、X-X^(\(\frac{3}{2}\))<sinX<X
2) X>0のとき、1-X<e^(-x)<1-X+\(X^{2}\)/2
3) X>0のとき、X-\(X^{2}\)/2<log(1+X)<x

お便り
日付 2001/10/2
回答者 hoshino


1. これは Lagrange's interpolation formula を作れっていう
問題ではないのだろうか ?

a(x) = (x - X1)(x - X2)……(x - Xn)
とし,
\(a_{k}\)(x) = a(x)/(x - Xk)
(約分した結果) としよう。
a__k(x) は x = X1, X2, ..., Xn を代入してみると,
x = Xk 以外では全て 0 で
\(a_{k}\)(Xk) = (Xk - X1)(Xk - X2)……(Xk - Xn) (≠0)
である。
しかも deg \(a_{k}\)(x) = n - 1.
だから
f(x) = Σ_(k=1\()^{n}\) Yk \(a_{k}\)(x)/\(a_{k}\)(Xk)
とすれば題意を満たす。

2.
1) Taylor の定理より
sin x = x - (sin ξ)\(x^{2}\)/2 < x, 0 < ξ < x < π/2.
これで右半分は終り。
左半分は先ず 0 < x < 1 の時 0 < ξ < x < π/2 で
x^(\(\frac{3}{2}\)) > ξx^(\(\frac{1}{2}\)) > ξ\(x^{2}\) > (sin ξ)\(x^{2}\) > (sin ξ)\(x^{2}\)/2
だから。
また 1 ≦ x の時は
x - x^(\(\frac{3}{2}\)) ≦ 0 < sin x
だから証明すべきことはない。