Exercice 13-02
Donner les \(5\) premiers termes (non nuls) du développement de Taylor de \(f(x)=\sin(x)\) autour de \(x_0=\frac{\pi}{4}\).
On peut montrer, comme on l'avait fait ici dans le cas \(x_0=0\), que le développement de Taylor de \(\sin\) en \(x_0=\frac{\pi}{4}\) est convergent, pour tout \(x\in \mathbb{R}\).

Ici, il s'agit juste de calculer ses \(5\) premiers termes non-nuls.
On cherche les 5 premiers termes de \[ \sin(x) =\sum_{k=0}^\infty\frac{f^{(k)}(\frac{\pi}{4})}{k!} (x-\tfrac{\pi}{4})^k\,. \] On sait que \[ f^{(k)}(x)=\sin(x+k\tfrac{\pi}{2})\,, \] et donc \[ f^{(k)}(\tfrac{\pi}{4})=\sin(\tfrac{\pi}{4} +k\tfrac{\pi}{2})=\pm \frac{1}{\sqrt{2}}\,. \] On a donc \[\begin{aligned} f(\tfrac{\pi}{4})&=\tfrac{1}{\sqrt{2}}\,,\quad f'(\tfrac{\pi}{4})=\tfrac{1}{\sqrt{2}}\,,\quad f^{(2)}(\tfrac{\pi}{4})=-\tfrac{1}{\sqrt{2}}\,,\\ f^{(3)}(\tfrac{\pi}{4})&=-\tfrac{1}{\sqrt{2}}\,,\quad f^{(4)}(\tfrac{\pi}{4})=\tfrac{1}{\sqrt{2}}\,,\quad f^{(5)}(\tfrac{\pi}{4})=\tfrac{1}{\sqrt{2}}\,, \end{aligned}\] et donc les \(5\) premiers termes de la série de Taylor sont \[ \tfrac{1}{\sqrt{2}} +\tfrac{1}{\sqrt{2}}(x-\tfrac{\pi}{4}) -\tfrac{1}{2!\sqrt{2}}(x-\tfrac{\pi}{4})^2 -\tfrac{1}{3!\sqrt{2}}(x-\tfrac{\pi}{4})^3 +\tfrac{1}{4!\sqrt{2}}(x-\tfrac{\pi}{4})^4 +\tfrac{1}{\sqrt{2}5!}(x-\tfrac{\pi}{4})^5 \]