テイラー級数の展開公式は下に書いたようになるんですが、正確にいうと、aの近傍において、と注釈がつくんですが、私が初めてこの展開公式を見たとき、「aの近傍」では引っかかるし、最後の「ξ」が関わる項が複雑怪奇に見えて、手に負えるような気がまったくしなかったわけです。
 今は、テイラー展開が平均値の定理の拡張だということがわかっていますから、最後のξのある項が平均値の定理の拡張の結果、現われた項だということは、ぴんと来ますし、最後の項は平均値の定理の式に似通っていますしね。
 でも、それだけだったら、ふーんそういうことなのかと、それでけのことで、そのうち忘れてしまって、今、こうして、ホームページにしてみようなんて、絶対思わなかったに違いないんです。何かに応用できそうにも見えませんしね。
 でも、そうでもなかったんですね。

                        f’’(a)               f’’’(n−1)’(a)        f’’’(n)’(ξ)
f(x)=f(a)+(x−a)f’(a)+(x−a)^2------+........+(x−a)^(n−1)--------------+(x−a)^n-----------
                         2!                  (n−1)!             n!

                         ξ=a+θ(x−a)  (0<θ<1)


 まず、テイラー展開公式を無限級数として、とらえます。

                        f’’(a)            f’’’(n)’(a)
f(x)=f(a)+(x−a)f’(a)+(x−a)^2------+........+(x−a)^n-----------+........
                         2!               n!


 それから、「aの近傍」が面倒なので、a=0として、単純化します(こいつをマクローリン級数というんだそうです)。

                 f’’(0)        f’’’(n)’(0)
f(x)=f(0)+xf’(0)+x^2------+........+x^n------------+........
                  2!           n!


 ここまで持ってくると、いろいろやれるわけです。下に、xの多項式を書いてみましたが、そいつをどんどん微分していくだけで、その多項式の係数が、次々決まっていくわけです。
 まず、xに0を代入します。

f(x)=a0+a1・x+a2・(x^2)+a3・(x^3)+........

f(0)=a0  ∴a0=f(0)

 これで、最初の係数a0が決まりました。
 次に、多項式を微分して、xに0を代入します。

f’(x)=a1+a2・(2x)+a3・(3x^2)+........

f’(0)=a1  ∴a1=f’(0)

 これで、係数a1が決まりました。
 こうして、次々と多項式の係数が決まっていくわけです。

f’’(x)=a2・(2)+a3・(6x)+........

                  f’’(0)
f’’(0)=a2・(2)  ∴a2=-------
                    2

f’’’(x)=a3・(6)+........

                   f’’’(0)   f’’’(0)
f’’’(0)=a3・(6)  ∴a3=---------=---------
                     6       3!

 この手順そのものが、テイラー展開公式だったわけです。
 それじゃ、テイラー展開を三角関数に使ってみます。公式を当てはめてみても面白くないので、上の手順を使って、三角関数がxの多項式になったときの係数を決めてみます。

f(x)=cos(x)=a0+a1・x+a2・(x^2)+a3・(x^3)+........  ∴1=a0

f’(x)=−sin(x)=a1+a2・(2x)+a3・(3x^2)+........  ∴0=a1

f’’(x)=−cos(x)=a2・(2)+a3・(6x)+........  ∴−1=a2・2

f’’’(x)=sin(x)=a3・(6)+........  ∴0=a3・6

 cos(x)は、上のように係数が決まっていき、下のようなxの多項式になりました。
            1
cos(x)=1−x^2----+........
            2

 sin(x)にも使ってみます。cos(x)と同じように順次係数を決めていきます。

f(x)=sin(x)=a0+a1・x+a2・(x^2)+a3・(x^3)+........  ∴0=a0

f’(x)=cos(x)=a1+a2・(2x)+a3・(3x^2)+........  ∴1=a1

f’’(x)=−sin(x)=a2・(2)+a3・(6x)+........  ∴0=a2・2

f’’’(x)=−cos(x)=a3・(6)+........  ∴−1=a3・6

 sin(x)は、下のような多項式になりました。
            1
sin(x)=x−x^3----+........
            6

 指数関数e^xにも使ってみましょう。

f(x)=e^x=a0+a1・x+a2・(x^2)+a3・(x^3)+........  ∴1=a0

f’(x)=e^x=a1+a2・(2x)+a3・(3x^2)+........  ∴1=a1

f’’(x)=e^x=a2・(2)+a3・(6x)+........  ∴1=a2・2

f’’’(x)=e^x=a3・(6)+........  ∴1=a3・6

 指数関数e^xは、符号こそ違いますが、cos(x)とsin(x)を加えたような多項式に展開できました。
            1      1
e^x=1+x+x^2----+x^3----+........
            2      6

 こんなふうに、テイラー展開は、たいていの関数をxの多項式に展開できるわけです。対数関数log(x)の展開はわざと省きました。例の「aの近傍」での展開を使わなければならないので、数学の専門家でない私には荷が重いし、めんどくさかったからです。すいません。
 最後に、虚数iを含んだ指数関数e^(ix)に、テイラー展開を使って見ましょう。面白い結果になります。

f(x)=e^(ix)=a0+a1・x+a2・(x^2)+a3・(x^3)+........  ∴1=a0

f’(x)=ie^(ix)=a1+a2・(2x)+a3・(3x^2)+........  ∴i=a1

f’’(x)=−e^(ix)=a2・(2)+a3・(6x)+........  ∴−1=a2・2

f’’’(x)=−ie^(ix)=a3・(6)+........  ∴−i=a3・6

 見事に、cos(x)と、sin(x)に虚数iをかけたものの、和になりました。
              1        1
e^(ix)=1+ix−x^2----−i(x^3)----+........
              2        6
            1
cos(x)=1−x^2----+........
            2
              1
isin(x)=ix−i(x^3)----+........
              6

 これは、有名なオイラーの公式(たぶん、そういう名前だったと思います)の証明になっていると思います。

∴e^(ix)=cos(x)+isin(x)