Respuesta :

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Answer:

[tex]\displaystyle P_3(x) = -x - \frac{x^2}{2} - \frac{x^3}{3}[/tex]

General Formulas and Concepts:

Pre-Algebra

Order of Operations: BPEMDAS

  1. Brackets
  2. Parenthesis
  3. Exponents
  4. Multiplication
  5. Division
  6. Addition
  7. Subtraction
  • Left to Right

Algebra I

  • Functions
  • Function Notation

Calculus

Derivatives

Derivative Notation

Derivative Rule [Quotient Rule]:                                                                                [tex]\displaystyle \frac{d}{dx} [\frac{f(x)}{g(x)} ]=\frac{g(x)f'(x)-g'(x)f(x)}{g^2(x)}[/tex]

Derivative Rule [Chain Rule]:                                                                                    [tex]\displaystyle \frac{d}{dx}[f(g(x))] =f'(g(x)) \cdot g'(x)[/tex]

MacLaurin/Taylor Polynomials

  • Approximating Transcendental and Elementary functions
  • MacLaurin Polynomial:                                                                                     [tex]\displaystyle P_n(x) = \frac{f(0)}{0!} + \frac{f'(0)}{1!}x + \frac{f''(0)}{2!}x^2 + \frac{f'''(0)}{3!}x^3 + ... + \frac{f^{(n)}(0)}{n!}x^n[/tex]
  • Taylor Polynomial:                                                                                            [tex]\displaystyle P_n(x) = \frac{f(c)}{0!} + \frac{f'(c)}{1!}(x - c) + \frac{f''(c)}{2!}(x - c)^2 + \frac{f'''(c)}{3!}(x - c)^3 + ... + \frac{f^{(n)}(c)}{n!}(x - c)^n[/tex]

Step-by-step explanation:

*Note: I will not be showing the work for derivatives as it is relatively straightforward. If you request for me to show that portion, please leave a comment so I can add it. I will also not show work for elementary calculations.

Step 1: Define

Identify

f(x) = ln(1 - x)

Center: x = 0

n = 3

Step 2: Differentiate

  1. [Function] 1st Derivative:                                                                                  [tex]\displaystyle f'(x) = \frac{1}{x - 1}[/tex]
  2. [Function] 2nd Derivative:                                                                                [tex]\displaystyle f''(x) = \frac{-1}{(x - 1)^2}[/tex]
  3. [Function] 3rd Derivative:                                                                                 [tex]\displaystyle f'''(x) = \frac{2}{(x - 1)^3}[/tex]

Step 3: Evaluate Functions

  1. Substitute in center x [Function]:                                                                     [tex]\displaystyle f(0) = ln(1 - 0)[/tex]
  2. Simplify:                                                                                                             [tex]\displaystyle f(0) = 0[/tex]
  3. Substitute in center x [1st Derivative]:                                                             [tex]\displaystyle f'(0) = \frac{1}{0 - 1}[/tex]
  4. Simplify:                                                                                                             [tex]\displaystyle f'(0) = -1[/tex]
  5. Substitute in center x [2nd Derivative]:                                                           [tex]\displaystyle f''(0) = \frac{-1}{(0 - 1)^2}[/tex]
  6. Simplify:                                                                                                             [tex]\displaystyle f''(0) = -1[/tex]
  7. Substitute in center x [3rd Derivative]:                                                            [tex]\displaystyle f'''(0) = \frac{2}{(0 - 1)^3}[/tex]
  8. Simplify:                                                                                                             [tex]\displaystyle f'''(0) = -2[/tex]

Step 4: Write Taylor Polynomial

  1. Substitute in derivative function values [MacLaurin Polynomial]:                 [tex]\displaystyle P_3(x) = \frac{0}{0!} + \frac{-1}{1!}x + \frac{-1}{2!}x^2 + \frac{-2}{3!}x^3[/tex]
  2. Simplify:                                                                                                             [tex]\displaystyle P_3(x) = -x - \frac{x^2}{2} - \frac{x^3}{3}[/tex]

Topic: AP Calculus BC (Calculus I/II)

Unit: Taylor Polynomials and Approximations

Book: College Calculus 10e

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