U=2×21k{l2(1+a)2+x2−l}2=kl2{(1+a)2+(lx)2−1}2
となります。
y に関する関数 f(y)=(1+a)2+y とおくと、f′(y)=2(1+a)2+y1 であり、f(y) のマクローリン展開を考えると、
f(y)=f(0)+f′(0)y+O(y2)=1+a+2(1+a)1y+O(y2)(1+a>0 とした。)
です。ここで、O(y2) はランダウの記号で、y→0 のときに y2 と同じまたはより速くに 0 に収束するという記法です。
この f(y) に y=(lx)2 を代入すると、
(1+a)2+(lx)2=1+a+2(1+a)1(lx)2+O(lx)4
となって、
U=kl2{a+2(1+a)1(lx)2+O(lx)4}2=kl2{a2+1+aa(lx)2+O(lx)4}
となり解答例の式を得ます。
ランダウの記号では最高次の項のみを考えればよいため、O(lx)4 のみで結構です。
質問者からのお礼コメント
ありがとうございます
とてもよく理解できました