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幂级数

函数项级数的概念 定义1 函数列,则称为函数项级数。定义2取,则成为常数项级数,若收敛,则称为的收敛点;若发散,则称为的发散点。

定义3 函数项级数的收敛点的集合称为其收敛域,记为D。定义4 对于任意一点,有收敛,因而有一个确定的和,该和是关于 的函数,称为 和函数,记为S(x)。

定义5 若用 表示 的前n项的和,则在收敛域上有记称为的余项,且在收敛域上有。则在收敛域上有记称为的余项,且在收敛域上有。

相关内容

简介

函数项级数的概念

定义1

设函数列都在区域I上有定义,则表达式

称为定义在I上的函数项级数。

定义2

取x0属于I,则函数项级数则称为常数项级数。

若该常数项级数收敛,则称x0为的收敛点;

若该常数项级数发散,则称x0为的发散点。

定义3

函数项级数的收敛点全体的集合称为其收敛域,发散点全体的集合称为其发散域。

定义4

对于任意一点x,级数所确定的和应该是x的函数,记作:

(x属于I).

s(x)称为定义在I上的和函数。

定义5

若用表示函数项级数的前n项的和,

则在收敛域上有称为余项。

概念

幂级数的有关概念

定义6 具有下列形式的函数项级数

(1)称为幂级数。

特别地,在中令即上述形式化为

(2)称为 的幂级数。

取为常数项级数,如收敛,其和为

取为常数项级数,如收敛,其和为

取为和函数项级数,总收敛,其和为

对幂级数主要讨论两个问题:

(1)幂级数的收敛域(2)将函数表示成幂级数。

幂级数的收敛域具有特别的结构

定理1:(i)如 在 收敛,则对于满足 的一切,都绝对收敛

(ii)如 在 发散,则对于满足 的一切,发散。

证:(1)∵ 收敛

∴ (收敛数列必有界)

而 为几何级数,当 即收

∴ 收 ∴ 原级数绝对收敛

(2)反证:如存在一点 使 收

则由(1)收,矛盾。

由证明可知幂级数的收敛域为数轴上的对称区间,因此存在非负数R,使 收敛;发散,称R为收敛半径,(-R,R)为收敛区间。

幂级数的收敛域及其求法

定理2:如幂级数 系数满足,

则(1收敛区间为(-R,R);

(2)收敛区间为(-∞,+∞);

(3)幂级数 仅在一点x=0处收敛。

注意:当时,的敛散性不能确定,要讨论 的敛散性,从而求得收敛域。

例1:求下列幂级数的收敛域。

(1) (2) (3)

解:(1) ,故,

当 时,原级数为 为交错级数,满足

¬ , ∴ 收敛;

当 时,原级数为 发散,

∴ 收敛域为

解(2)由于 ∴ 故收敛域为。

解(3)

令 ∴ 。

当 时,

原级数为

∴ 发散;

同理 时,级数也发散,

∴收敛域

幂级数的性质

定理

求幂级数的和函数:利用逐项求导,逐次积分及四则运算等于将其化为可求和的形式,即化到公式:

和函数

若对幂级数中的每一个x都有,则称S(x)为幂级数的和函数。

参考资料

河南工人日报数字报