求冪級數的收斂域與和函式
阿新 • • 發佈:2022-05-17
求收斂域
對於一個冪級數f(n)
,R
即是其收斂半徑,R的公式如下
因為P有無窮、0、常數
三種情況,因此R也有三種情況。
求收斂域要考慮x在邊界\(x=\pm R\)的情況,將x帶入進f(n),根據是否發散可判斷開閉區間
求和函式
我們只能求形如\(f(x)=x^n\)形式的和函式,它是一個等比數列,它的和函式就是等比數列求和公式:\(S(x)=\frac{a}{1-q}\)其中,a
是首項,q
是公比
在習題中,往往需要我們通過求導或求積分,將題目中給的函式轉化為一個等比函式,然後我們通過等比求和公式,求出轉化後的函式的和函式,再回溯求導或求積分
例如,求下列式子的和函式
\[\sum_{i=0}^{\infty}(n+1)x^n \]通過觀察發現,該式子可通過求積分轉化為\(x^n\)形式
\[\int_{0}^{x}\sum_{0}^{\infty}(n+1)x^n=\sum_{i=0}^{\infty}\int_{0}^{x}(n+1)x^n=\sum_{i=0}^{\infty}x^{n+1} \]這裡積分上限x與f(x)中的x並非同一個x,求的時候可以將f(x)當成f(t),帶入積分上限x計算積分
再等比求和,因為首項是x、公比為x,因此得
\[\sum_{i=0}^{\infty}x^{n+1}=\frac{x}{1-x} \]因為這是我們求積分後得到的和函式、所以再將其求導