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文档简介
第五一、主要内三、同步练四、同步练习一、主要(一)函数的幂级数展泰勒Taylor展开函数定义若f(x)an(xx0)n xI(I为区间n则称fx在I上可以展开成xx0的幂级数问题 (1)如果能展开 an是什么定理(展开式的唯一性)若在邻域U(x0,Rf(x能展成幂级数f(x)an(xx0)nn
xU(x0,R
f(n)(x0
(n0,1,2,L)定义(泰勒级数)设fx)在x0f(x)~
f(n)(x0)(x
x0)n
f(
) f(x0)(xx0)f(x0)(xx)22!
L
(xx0)nf(n)(x0为f(n)(x0麦克劳林级数(x0=f(0)f(0)xf(0)x2L
n 泰勒构造
f(n)(x0)
(xx0)nI内,级数是否一定f(x f(n)(x0 f(x)n0
(xx0),x答:不一定.(二)函数展开成幂级数的充分定理 设f(x)在区间I上具有各阶导数f(xIf(x)
f(n)(x0
(xx0)n, x limRn(x)
(xI其中Rnx)
f(n1)((n1)!(xx0
(ξ在x,x0之间(三)函数展开成幂级数的方直接展开法展开间接展开法1ºf(n)(x),f(n)(0),n012···2º
n
f(n)
xn
R3º判 limRn(x)
根据展开式的唯一性,利用常见展开式,通过变量代换四则运算恒等变形逐项求导,逐项积分等方法,求展开式.二、典型例1将f(x)e 展开成x的幂级数
f(n)(x)ex f(n)(0)1(n0,1,L),2oexex~f(0)f(0)x
f
x2L
f(n)
xn 1x1x21x3L1xn 3!1
收敛半径R
n!(n
(,) ex=S(x)1x1x2L
1xnx1xn x
eξx(nx(n
xn1
(介于x0之间n 当n时eex1x1x21x3L1xnL,x(,)例2 f(x)sinx展开成x的幂级数解 f(n)(x)sin(xn
f(n)(0)sinn f(2k)(0)f(2k1)(0)(1)k
(k0,1,2,L)
n
(k0,1,2,L) (0)
n2k sin
~(1)k
x2k(2k
收敛半径Rk
f(n1)((n3°f(n1)((n
sin[(n1)Rn(
xxsinxxsinxx1x31x5L1x2n1)
xn1n
2xn1(n0例 将f(x)(1x)m展开成x的幂级(m任意常数解
f(0)1,f(0)m, f(0)m(m1)f(n)(0)m(m1)(m2)L(mn1),21mxm(m1)x2Lm(m1)L(mn1)xn R
n
x
m3Fx),下证Fx(1x)m
1x(m1)L(mn)(m1)L(mn1) (n F'(x)m1m1xL(m1)L(mn1)xn1L (nxF(x)mxm1x2 (m1)L(mn1)xnL (n(1x)F(x)m1mxm(m1)x 2m(m1)L(mn1)xnLmF( n xm(1x)F(x)mF(x),F(0)1xm
xxF(x)dxx F(
1
dFF(x)(1x)m,x(1,1)lnF(x)lnF(0)mln(1二项展开式(1x)m1mx
m(m1)x2Lm(m1)L(mn1)xnL(1x1)1°在x1处收敛性与m的取值有关2m为正整数时得二项式定理(1x)m1mxm(m1)x2Lx(1(1mn(1x1)3°m1,
1x11x1x213x3135x4 2468(1x1) 11x13x2135x31357x4
2
24
246(1x1)例4将cosxx的幂级数
解sin
)cosx(sin
x2n1
L
)例5 f(x)ln(1x)展开成x的幂级数解[ln(1
1
(1)nxn
(1x1
ln(1x)
dx01
0 dx, xnn
1x1ln(1x)
nn
,1x注取x1得,ln2111L
n4例6将sinx展成x4
sinxsinπ(xπ sinπcos(xπ)cosπsin(xπ 1cos(xπ)sin(xπ
(x 2111(xπ)2 1(xπ)2
2 4
x
)1(xπ
(x
2k4
3
(2k 2 1(xπ) 1(x2 2
π)21(xπ)3L 3 (x例
x23x
展开成x4的幂级数 x23x
x1x2
x x3(1x3
2(1x42 x4n1
x4
x4 3n0
2n0 )x4x23x
n
2n1 3n1
(6x2)1x例8将arcsinx展开 1xarcsinx
1(
2
m12
1 13 1x
21
2x 2 2 31x3!!x25!!x3 2n1!!1nx
2n!!1n
1n2n1!!x2n
1x121x121xn1x1x
x2
3 L
42n1!!x2n1
n
2n1!!x22n!!11xx 11xx0arcsinxxn
2n12n
x2n2n1
x
1
(2n (2n)!! 2n若0a则aa若0a则aabb
2n
3(2n
(2n1)!!, 13L2n124
1 12n 2 312n
2nnv2n
2n
vn unvn
2n
而3 而33(2n 3
(2n un收 故1
收 2n当x1
[1
(2n 2n x arcsinxxn
2n12n
x2n2n1
x例 将fx
32
x1的幂级数拆展fxlnxln32拆展ln[1x1]ln[12x
n1x1
2x11n n 1 1n12
x1
x11n
2x1
1n12n
1
x3时发散
2
收敛 n x[1,3
三、同步f(xln(2x3x2在x=0处展为幂级数1将x24x 展成x-1的幂级数x的幂级数f(x)arctan11将fxxarctanx
1xx的幂级数四、同步练习f(xln(2x3x2在x=0处展为幂级数解fxln(1xln2ln(132ln(1x) xn (1x
2x3(1x)(2322
3x)
(2(2
(1)n1(3
(2x f(x)ln2
xnn
n
3x)nf(x)ln2
1[1(3)n]xn(2x2n1
1将x24x 展成x-1的幂级数 x24x
(x1)(x
2(1 2(3 241x12
481x142
(x12n 1
x1(x
L(1)n(x
L42n 42n1
x1(x1)2
n(x 8 8
(
L(1)
2n2 22n3
(x
(1x3f(x)的f(x)的 f(x)arctan11f(x)
x2n x(1,1)1 1f(x)f(0)
(1)n
xx2ndx
(1)n
2nnn
2n1f(x)π4nf(x)π4n02nx2n14x[1,1]1x将fxxarctan1x解fx(arctanx
1x
arctan1x 1fx
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