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幂级数与收敛半径

你熟悉不同类型的系列,如<一个href="//www.boatm8.com/hotmath/hotmath_help/topics/arithmetic-series.html">算术级数,<一个href="//www.boatm8.com/hotmath/hotmath_help/topics/geometric-series.html">几何级数等。

就其字面意义而言,如果级数接近某一特定值,则称其收敛。

更正式地说,如果级数的部分和的序列接近于极限,则称其收敛 n 趋向于无穷。

类似地,如果部分和的序列没有极限或者极限等于正负无穷,那么这个级数是发散的。

示例1:

确定序列是否 n 0 1 n 是收敛的还是发散的

考虑前几个部分和。

年代 0 1

年代 1 1 1 0

年代 2 1 1 + 1 1

年代 3. 1 1 + 1 1 0

即,部分和的序列为 1 0 1 0 1 ... 没有极限。这个序列是发散的。

因此,本系列 n 0 1 n 是不同的。

一个<年代trong>幂级数是系列的形式吗 n 0 c n x 一个 n 在哪里 一个 c n 是数字。的 c n 的系数通常称为级数的系数。

例如,级数 1 + 2 x 2 + 3. x 3. + 4 x 4 + .... 是以0为中心的幂级数。

幂级数是 x 因此它是收敛还是发散也取决于的值 x .级数对于的某些值可能收敛 x 在其他值上可能会发散。

它保证了幂级数关于 一个 是收敛的 x 一个 .你可以看到上面的幂级数, 1 + 2 x 2 + 3. x 3. + 4 x 4 + .... 收敛于 1 x 0

收敛半径是级数收敛于其中的一个大圆盘的半径。

幂级数收敛的最大区间称为收敛区间,这个区间位于幂级数的中心。注意,这个区间的一半等于收敛半径。它可以是非负实数,甚至是无穷大。

如果 r 幂级数的收敛半径是否以点为中心 一个 ,那么它对的值收敛 x 这样 | x 一个 | < r 和发散 | x 一个 | > r

也就是说,级数在区间内收敛 一个 r < x < 一个 + r 和发散 x < 一个 r x > 一个 + r

幂级数的收敛半径可以用比值判别法或根判别法来求。

利用比值测试,得到级数 n 0 c n x 一个 n 是收敛的 x 这样 lim n | C n + 1 x 一个 n + 1 C n x 一个 n | < 1

使用根测试,一系列 n 0 c n x 一个 n 是收敛的 x 这样 lim n | C n x 一个 n 1 n | < 1

示例2:

求幂级数的收敛半径 n 0 x 1 n 2 n

给定的级数是一个以点为中心的幂级数 x 1 .用比值判别法求收敛区间。

l | x 1 n + 1 2 n + 1 x 1 n 2 n |

| x 1 n + 1 2 n + 1 2 n x 1 n |

| x 1 2 |

的限制, lim n | x 1 2 | | x 1 2 |

这个级数收敛于 x 这样 | x 1 2 | < 1

| x 1 2 | < 1 1 < x 1 2 < 1

2 < x 1 < 2

| x 1 | < 2

因此,收敛半径为 2 收敛区间是 1 3.