例子问题
例子问题#3101:微积分二世
求幂级数的收敛半径.
你可能已经认识到这是幂级数表示.自对所有人都有明确的定义,收敛半径为.
如果我们想用收敛判别法来求收敛半径,我们可以用比值判别法。我们有,
因为这个极限等于不管价值如何,比值检验表示当上述极限小于时级数的绝对收敛性,收敛所有.因此收敛半径为.
例问题#3102:微积分二世
确定幂级数收敛性的一个有用方法是通过渐近比较。
下面哪个函数增长最快?
这个问题不是问在任何给定的点上哪个函数最大,而是问哪个函数增长最快。对于这个问题,我们需要查看所有的项,并确定哪个函数有主导项。在这种情况下是主导项,因此它增长最快。
例子问题#3103:微积分二世
表达作为幂级数。
把cos的正确定义写成幂级数。
取代与这个词.
正确答案是:
例问题#3104:微积分二世
下面的幂级数的收敛半径是多少?
没有收敛半径。
对于每一个幂级数,你必须首先使用比率判别法。
的系列.
使用比率测试
.
取消一些事情,拿着超出极限(因为你只取n趋于无穷时的极限)得到以下结果
,变成x(因为极限是1)。
因为比值判别法表明,级数只有在x的绝对值小于或等于1时才能收敛,这意味着x在-1和1之间。所以收敛半径是1。
例问题#3105:微积分二世
的泰勒级数在.
回想一下泰勒级数近似是由
.
在我们的例子中,
最后的和是这样的
.
例问题#3106:微积分二世
求函数的麦克劳林级数.
我们可以用麦克劳林级数展开,
并对其进行修改以适应当前函数.
首先,我们用在.这样我们就得到,
.
剩下的任务是得到在函数前面。我们只需要在上面的方程两边乘以.
这样做,我们得到,
.
麦克劳林级数是,
.
注:也可以尝试使用麦克劳林级数公式直接计算级数。然而,计算对于这个函数这是一项艰巨的任务。因此,解决这些问题最简单的方法是记住特定函数的麦克劳林级数,然后使用代换和乘法技巧来构建所讨论的函数。我建议记住下面的麦克劳林系列:
还有一些是有用的,但这些是最常用的教室和考试设置。
例子问题#3107:微积分二世
求函数的收敛幂级数表示。将幂级数的推导建立在收敛的几何级数上。
为了找到函数的收敛幂级数表示,我们可以对收敛到有限值的无穷几何级数使用以下定理:
_________________________________________________________
为这样
________________________________________________________
第一个因素的功能,使其中一个因素是可比性的形式.
现在我们可以用这个定理来写作为收敛几何级数的因子。在这里我们的“”只是.同时,.
这个级数我们要推导一个幂级数它收敛于这个因子.还要注意,我们不必“展示”这一点应用这个定理。我们把它写成一个无穷级数,然后声明是幂级数表示有效的约束。换句话说,这不是一个我们需要验证或检查的假设。
利用该定理求一个收敛无穷级数,在这种情况下有效,我们可以将因数写为:
现在让我们回到另一个因素,,然后把它拉进求和。
为了找出我们得到的幂级数收敛的地方,我们只需要应用几何级数收敛的条件.即使几何级数不是我们得到的函数的实际幂级数,它仍然是我们基于幂级数表示的级数。我们所做的只是将函数相乘和中的每一项。因此收敛区间,也就是其中原始函数收敛于幂级数表示-必须满足
这个等价于区间.注意,区间在和.
例问题#3108:微积分二世
求的级数表示
.
这是一个不定积分,所以我们可以消去答案而不用加C。
首先,我们需要找到sin(x)的幂级数表示
.
然后代入得到
然后对一般项积分.
就变成了来得到正确答案,记住+C。