牛顿为了得到正弦函数sinX的无穷级数,他首先用几何方法快速的得出了反正弦函数arcsinX的无穷级数形式,这在上一篇文章已经讨论过了 首先假设sinZ=X 图一 上一篇中我们已经得到 图二 因为sinZ=X,所以Z等于 图三 牛顿由此将上式写成一个等式方程的形式,如下图所示, 图四 牛顿的锦囊妙计就是,他不直接去求X表示的弧长Z的级数,而是寻思相反的过程。牛顿利用他的逆过程,将Z=arcsinX级数转换成X=sinZ的级数。 首先牛顿舍弃所有指数大于2的项,这样就得到X-Z=0 从而逆级数X=Z 图五 牛顿认识到舍弃全部高阶项会导致不准确的结果,准确的答案应该具备X=Z+P,其中P是待定的级数,如下图 图六 将X=Z+P带入arcsinX的级数中得到 图七 全部展开整理得到如下结果 图八 牛顿在这里舍弃上述方程中P的2次方,3次方和更高次方项,求解得到 图九 牛顿进行第二轮删除,他舍弃分子中除Z最低次方外的所有高次方项,舍弃分母中的所有Z的高次方,就得到P=-Z^3/6+q,,这里的q是仍是一个待确定的级数, 此时我们就得到sinZ级数的前两项Z-Z^3/6 图十 为了确定q,我们将其带入 图七,得到 图十一 同样可以求出q的值等于Z^5/120,所以我们得到了sinZ级数的前三项 图十二 依次类推,牛顿就推导出了正弦函数sinZ的无穷级数的所有项 牛顿推导sinX的原过程 |
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