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文档简介
幂级数及泰勒展开习题解答公司内部档案编码:OPPTR-OPPT28-OPPTL98-OPPNN08]、求下列的收敛区间1.
xn2n(2n1)aan1aan1nnR
m 12n(22n(2n1)2(n1)(2n当x1因 1 1 1, 以 1 收2n(2n2n(nnn2敛,
n1
2n(2n1)x
(1)n2n(2n1)
绝对收敛, 收敛区间为。.
(1)nxn122n1 nmn
m 1aan1naan1n2n1 n2n n1R2当x2n1
(1)n
n为收敛的交错,nx
(1)n
2n1 n2n1 nn
发散, 收敛区间为(2,2。3.
(1)n
xn3nxnn1
2n mn
m 3aanaan1n(1)n132n1n1(1)n3n2nR1x1 1,1。3 3 334.
(1)n
(2x3)n2n1anan1annR
12n2n12n12x3
1即1
x2级数绝对。x1
()n()
1 , 1
1发散,n1
2n1 2n1n1
2n-1 2nx2
(1)n 2n1
的交错级数, 。.
ln(n1)(x1)nn1anan1annR
12)(n(nx1
1即0
x2级数绝对。x0因为1
x0,n
n1
x
x1f(x)
f(x)1xe)n
3
ln(n1)x x2
n
n1
(1)nln(n1)n1
x2因n
2 1
1 所以
发散, [0,2)。
n1
n1 2n
n1
n16.
(1)nn4nu
(x1)2n1(x(x1)2n1n4n(x1)2n1(n1
un
n
x24x24
1
x1
2x3x
(1)nn4n
(11)2n1
12
(1)n1n
x3
(1)nn4n
(31)2n1
12
(1)nn
。、求下列幂并求和函数1. x2n1(2x2n1(2nx2n1(2n
(1)n1x2n12n1
u
lim
x2n un
nx
1x
1|x1发散。x1
(1)n1
()2n1
(1)n
n1
2n1 2n1n1x1
(1)n12n1 。令S()
(1)n1x2n12n1
S(0)0S()
(1)n1x2n2
1 S()S)x
1
arctanxn1S(x)x(x
1x2
01t2.
2nx2n1
u
lim
x2n un
nx2n1(2nx2n1(2n2)x2n12n
1x
1x1。x
2n()2n1n1
2nx1
2n 区间为。令S()n1
2nx2n1S(0)0
S
x2t2n
x2x2n0 0
n1
1x2 S(x) x
2x
x.
1x2n(n1)xn
1x2aanaan1nnR
1(n(n1)(n2)n(nx1
n(n1x
n(n1)(1)n 区间为。令S()n1
n(n1)xn
S(0)0xS0
xn(n0
xn1x2n1
nxn1
x x2x2 xn
x2
1x
(1x)2 S(x)
2x
x.
(2n2nu
(1x)2x2n2
(1x)3
un
x2nx2n(2n1)2nx2n22(n1)(2n
x2x
1x
1x1。x1
2n1
1
1(通项不趋于零)2n 2nn1 n1 区间为。 2n1 令S(x
xn1x
x2n22n
S(0)2
S
x2n1t 2nt
12n11
1 2n 1
(x)(x0),S
(0)00 0 2n x
n1
2n
n1
2n x 1 1S(x)1
n1
x2n1
1
xS(x)S(0)x t 1ln(1x)21 1 01t2 21S(x)1
ln(1x2)2x0
S(x))
1 ) 2x 故
1x2
2x2 1 12),0x1S(x)1
2x21,2
x0S()
1
1x2n2
1
x2n211
1 1
1x2n n1
2n
1x2
2nn1
1x2
x2 2nn1、求下列级数的和211.
2n
12n
1
12n11
3 3n n 3333n 3 12 2333n1
n1
n1
1 3 3x 1也可以考虑利用幂级数
nxn1
xn
(|xn1
n1
1x
(1x)2
2n2
1n
2 1 33n 3
3
3 12 2n1
n1
1 3 3 ()n1
1
1 1 2.n1
(2n1)(2n
2n1
(1)n12n
12n11
(1)n1
1
(1)n1
1 (nk2 2n1 2 2n1n11
(1)n1
n11
(1)k 12 2n1 2 2k1n1
(1)n1
k21 1arctan112
n1
2n1 214 2四、利用直接展开法将下列函数展开成幂级数1.f(x)ax(aafn(xaxa)nfn(0)a)nn0
f(n)(0)xnn!
n0
(lna)nn!
xn,n
an1an1anlnan1
0R(f(n1)f(n1)(n1)!ax(lna)n1(n1)!(lna)n1(n
(x)
xn1
lim
xn1
M|x0n n
n
n
xa
a)n1
|x|
(lna)nx
(
xx n1(n1)!
n0
nn!(lna)nxax
n0
xn(n!
x。f(x)sinx21
x
1
0,
n2k,f(n)() n ,
f(n)(0)
sin
(1)k2n f(n)(0)
2 2
(1)n
2n 2
22k
n2k1 xn
x2n1,n0u
n! 22n1(2n1)!n0
un
x2nx2n3 22n1(2n22n3(2nx2n1
0R(
(x)
x2n3
|x0sin2sin2n3x2222n3(2n
n
22n3(2n|x2n3
(1)n
x2n1(
x22n3(2n3)!
n0
22n1(2n1)!xsinx
(1)n
x2n1(
x。2n0
22n1(2n1)!、使用接展开法将下列函展开幂:ex
n0
xn, (n!
)sin
(1)n
x2n1
, (
)s
n0n0
(1)n
(2n1)!x2n, ((2n)!
)41x
1n0
nxn, (1n!
1)(5)
11
n0
xn, (1x11
n0
(1)nxn, (1
1)11x
n0
(1)nx2n, (1
1)61x)
(1)n1
xn, (1xn7n
(1)n
x
(1)n1
x
, (1
x1)n0
2n1 2n1n1.。1.f(x)ex2tn解由
n0
(t令n!
x2得ex2
n0
(1)n
x2nn!
)。f(x)sin2xsin
n0
(1)n
t2n1(2n1)!
(t
2x得sin2x
n0
(1)n
(2x)2n1(2n1)!
(
)。f(x)sin2x
t2n
1 costn0
(1)n
(t及sin2(2n)!
12x2
t2x得sin2x
1 1
(2t)2n(2n)!
(2t)2n( 2(2n
(
)。n0
)!n1f(x)xf(x)
11x
n0
(1)nx2n(1
1)arctan
x 1 t
(1)n
t
(1)n
x
(1
1)01t2
n0
n0
2n1x时均为收敛的交错级数。5. f(x)
152x
11
n0
tn(|t
f(x)
152x
1 15125
t x得2521
2n 2 5f(x)
52x
5 n5
xn,
x 15
)21t6. f(x)x 1x2)1t1
1
13 (2n(1)n tn
1
(1)n
(2n1)!!tn(1t,n1得
24 (2n) (2n)!!n11xx1x211xx1x21x2
11x1x2
(2n1)!!x2n(2n)!!
|1)1x21x2
1 dt
() () tn n1t2x1t2
0(2n
x2n1
n1
(2n)!! 0n11x7. f(x)1x
(2n1)(2n)!!f(x)
21x
2n0
x2n(1
1)1
x 2 t
x2n1
(1
。1x
01t
n0
2n1、在指定点处将下列函数展开成幂级数f(x)x
在x处 tnt
n1
(1)n1
(1t1)及n
ln(2
2)ln21x
221
2,令t
x2得 2 2 2 x2n 2
x2nx2
2
x4)。n1f(xex,在
n n2nn1e
eex
(n0
1)nn!
)。
f(x)
x2xx0n(n2)f(x)
x2
()k1x
k(1)kk
xk2k0
k kk0f(n)(x)
kn2
(k2)(k1) (k3n)(1)kxk2nkf(n)(0)
n!n
1)n3n(n1)(n。1、设有两条抛物线ynx2 和y(n1)x21n
1n1
,记它们的交点横坐标的绝对值为an求a的表达式n求这两条抛物线所围成的图形的面积Snn求级数S 的和nann(n1)解:(1)a n(n1)n
(n1)x2 1 a34 1 ; 4n 4n
n n1 3 n33n(nn(n 1
mn
1 m
1
1
1
1,得n(n
k(k1)
k k1
n(n1)n1
k14 2
4
k11 4
n n a .an
3 n1
3n1
n(n1) 3幂级数部分习题课常用幂级数展式:ex
n0
xn, (n!
x)inx
(1)n
x2n1
(1)n1
x2n1
, (
x)n0
(2n1)! (2n1)!n1x2ncosx
n0
(1)n
, ((2n)!
x)(4)
1n0
) nxn, (1n!
x(5)
11
n0
xn, (1x11
n0
(1)nxn, (1
1)11x
n0
(1)nx2n, (1
1)61x)
(1)n1
xn, (1n
1)7n
(1)n
x
(1)n1
x
, (1
1)n0
2n1 2n1n1.、 把下列成x1. f(x)
x9x2x x 1
x
x2n
x2n1解f(x)
(1)n
,(3
。9x2 9
x2 9
3
32n231 31x1x2
n0
n0f(x)
由
f(x)
x 1x2
1 2x1x22 1x22 1x2f
0
n0
2n1
,(1
1)f(x)xft)0
n0
(1)n
x2n2(2n1)(2n
,(1x
。3. f(x)
114 1
1xx2
f(x)1 1
1 1 1
1
1 1
x4n,(1
1) f
41x 1x0
21x
1x
n1f(x)
f
x
,(1x
。0
4n1f(x)xx2x3x4)f(x)1
x2x3x4)
1x1x
x5)x)(x
1)而1x5)
(x5)n
x5n
,(1
1)n1
n nn11x)
(x)n
xn,(1
1)n1故
n nn1 x5n
xn
1x4n)f(x) n n n
xn,(1
。n1
n1
n1、 把下列函数在指定点展成幂级数1. f(xxx1处
(x1)nf(x)n
(x
1)]
n1
(1)n1
,(0xn
2)2. f(x)
x23x
2x1处f(x)(x
11)(
2)
1 1x1 x21 1 1 1 1
x1n
(x1)n x1
(1)n
(1)n
,(1
3)x1 2(x
212
2n0
2
n0
2n11 1 1 1 1
x1n
(x1)n x1
(1)n
(1)n
,(2
x4)x2 3(x1) 313
3n0
3
n0
3n1故f()
(1)n
1 1
(x1)n,(1
x n0
2n1 3n1f(x)
dexex1处 dx
x1
(x1)n
exe
(x)n1e
eex1e
n0
n! x1
n!n1f(x)
dexee
(x1)n2(x。dxx1
n(n2)! n24. f(xxx处4xx4 4 2x 4 4及x 4 42 cosx4x4 2n1
x4x4
(1)n
(2n
(
x)n0
2n
x4x4
(1)n
(2n)!
(
x
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