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摘要:幂级数是一类非常重要的无穷项级数,而幂级数求和函数是无穷级数问题中的重点和难点, 也是教师教学的重点和难点,本文针对求和函数常见的类型和解法进行归纳总结。
关键词:幂级数;和函数;求导;求导
幂级数和函数的求法是高等数学教学中的难点和重点,也是学员很难把握的要点,虽然它的解题依据是逐项求导和逐项积分,但是在教师教学实践的过程中发现:有部分学员对幂级数求和存在一定的困难。现在我们对这部分内容进行一定的总结和归纳。
一、求幂级数和函数的一般步骤
(1)求幂级数的收敛域,设其和函数为 ;
(2)对等式 进行逐项求积(求导)运算;
二、相关定理
如果 ,其中 是幂级数 的相邻两项的系数,则这幂级数的收敛半径
例1 求幂级数 的和函数
(1)先求收敛域
有 ,得到收敛半径
在端点 处,幂级数成为 ,此级数是发散的;
在端点 处,幂级数成为 ,此级数是发散的;
因此收敛域是
(2)设所求幂级数 的和函数是 ,即
则
故
例2 求幂级数 的和函数
解 (1)先求收敛域
有 ,得到收敛半径
在端点 处,幂级数成为 ,有莱布尼兹定理知:此级数是收敛的;
在端点 处,幂级数成为 ,为调和级数,所以发散;
因此收敛域是 .
(2)设所求幂级数 的和函数是 ,即
则
逐项求导,
对上式进行积分
当 时,有
当 时,
故
例3 求幂级数 的和函数
解 (1)先求收敛域
有 ,得到收敛半径 ,所以此幂级数在整个实数域上都收敛。
(2)设所求幂级数 的和函数是 ,即
而
总结:以上例题可归结为以下几种类型:
1.形如 的冪级数,其中 为 的多项式,想办法简化,从而利用公式 ,然后逐项积分再逐项求导,从而得到原级数的和函数,此公式可以推广
2. 形如 幂级数,其中 为 的多项式,此列题目的关键是用求导的方法去掉分母中的多项式,然后利用1中的公式,然后再逐项求积分
3. 形如 幂级数,其中 为 的多项式,此题关键利用
若形如 ,则利用 的变形,即
参考文献:
[1]同济大学数学系.高等数学[M].北京:高等教育出版社,2012.
[2]彭辉.高等数学辅导[M].山东科学技术出版社,2012.
关键词:幂级数;和函数;求导;求导
幂级数和函数的求法是高等数学教学中的难点和重点,也是学员很难把握的要点,虽然它的解题依据是逐项求导和逐项积分,但是在教师教学实践的过程中发现:有部分学员对幂级数求和存在一定的困难。现在我们对这部分内容进行一定的总结和归纳。
一、求幂级数和函数的一般步骤
(1)求幂级数的收敛域,设其和函数为 ;
(2)对等式 进行逐项求积(求导)运算;
二、相关定理
如果 ,其中 是幂级数 的相邻两项的系数,则这幂级数的收敛半径
例1 求幂级数 的和函数
(1)先求收敛域
有 ,得到收敛半径
在端点 处,幂级数成为 ,此级数是发散的;
在端点 处,幂级数成为 ,此级数是发散的;
因此收敛域是
(2)设所求幂级数 的和函数是 ,即
则
故
例2 求幂级数 的和函数
解 (1)先求收敛域
有 ,得到收敛半径
在端点 处,幂级数成为 ,有莱布尼兹定理知:此级数是收敛的;
在端点 处,幂级数成为 ,为调和级数,所以发散;
因此收敛域是 .
(2)设所求幂级数 的和函数是 ,即
则
逐项求导,
对上式进行积分
当 时,有
当 时,
故
例3 求幂级数 的和函数
解 (1)先求收敛域
有 ,得到收敛半径 ,所以此幂级数在整个实数域上都收敛。
(2)设所求幂级数 的和函数是 ,即
而
总结:以上例题可归结为以下几种类型:
1.形如 的冪级数,其中 为 的多项式,想办法简化,从而利用公式 ,然后逐项积分再逐项求导,从而得到原级数的和函数,此公式可以推广
2. 形如 幂级数,其中 为 的多项式,此列题目的关键是用求导的方法去掉分母中的多项式,然后利用1中的公式,然后再逐项求积分
3. 形如 幂级数,其中 为 的多项式,此题关键利用
若形如 ,则利用 的变形,即
参考文献:
[1]同济大学数学系.高等数学[M].北京:高等教育出版社,2012.
[2]彭辉.高等数学辅导[M].山东科学技术出版社,2012.