高数 | 幂级数

高数 | 幂级数

在高等数学中,幂级数是研究函数性质和进行近似计算的重要工具之一。本篇博客将详细介绍幂级数的概念、收敛性、运算性质以及一些典型例题。

一、函数项级数的概念

函数项级数是形式为

的级数,其中 是定义在某个区间 I 上的函数序列。对于每个固定的 x∈I,如果常数项级数

收敛,则称 为该级数的收敛点;如果发散,则称 为发散点。所有收敛点的全体称为收敛域,所有发散点的全体称为发散域。

等比级数:

其和函数为

二、幂级数及其收敛性

幂级数是形如

求收敛半径的方法:

的收敛半径及收敛域。

解: 使用比值审敛法:

的收敛半径及收敛域。

解: 使用比值审敛法:

三、幂级数的运算

1. 代数运算性质

(1)加减法

(2)乘法(柯西乘积)

(3)除法

2. 和函数的分析运算性质

性质 1

幂级数在其收敛区间内可以逐项积分,且积分后的级数与原级数有相同的收敛半径。

性质 2

幂级数在其收敛区间内可以逐项求导,且求导后的级数与原级数有相同的收敛半径。

例题 3:求幂级数

的和函数。

解: 已知

例题 4:求幂级数

的和函数。

解: 已知

四、总结

幂级数的定义:

形如的函数项级数。

收敛性由阿贝尔定理和收敛半径决定。

幂级数的运算性质:

代数运算(加减法、乘法、除法)。

分析运算(逐项积分、逐项求导)。

典型例题:

求幂级数的收敛半径和收敛域。

求幂级数的和函数。

希望这篇文章能帮助你更好地理解幂级数的概念及其应用。如果你有任何问题,欢迎在评论区留言讨论!